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近年来,可拉伸电子设备在紧密人机交互领域的应用开始超越传统技术。在各种系统中,电子元器件与日常服装相结合的可穿戴智能纺织品(Smart Textiles)展现出了独特的优势。高速发展的纺织与电子制造工艺不断推动着普通服饰向着更大面积、更高集成度的功能化方向前进。目前可穿戴智能纺织品的设计思路已经比较清晰,主要包括:(1)柔性/可拉伸基底;(2)导电电极;(3)传感材料以及(4)封装材料,必须特别注意每个组件在整体器件中所扮演的角色、它们之间的交互作用以及这些交互如何影响系统的性能。基于这种设计理念与制备方法所得到的各种可穿戴电子系统已经在军事、公共安全、医疗保健、太空探索、体育健身等领域获得了广泛的应用。本文着重讨论了基底材料与导电材料的柔性/可拉伸性的实现策略,阐述了多种将导电材料复合集成到基底织物中去的工艺手段,并分析各种方法的优劣之处,从获得较高的电导率和稳定的拉伸性能出发,采用简单安全的制备手法,设计了一种基于弹性纳米纤维纺织品的透气的、可拉伸的可穿戴电子器件系统。该系统通过将纳米银线集成到纤维织物中来制备电极与导电通路,穿着舒适,适合长期佩戴。主要内容包括以下几个方面:1.利用静电纺丝工艺制备了基于热塑性弹性体的纳米纤维无纺布,纤维布孔隙直径在20-30μm范围内,纤维与纤维间存在较强的点结合,且表面光滑平整,克服了传统织物表面凹凸不平和与器件工艺兼容性差的固有缺陷,电纺材料选用热塑性聚氨酯,其具有良好的物理力学性能和生物相容性,与皮肤的亲和性好,这为发展可穿戴电子器件提供了一种理想的材料选择。2.采用喷涂法在纳米纤维布上制备了图案化的纳米银线电极,提出银线长度对于沉积导电网络的性能影响,包括其微观形貌,导电性能以及外部形变条件下的性能衰减等,实验利用多元醇法制备纳米银线,通过调节参数得到平均长度在31.9±1.2μm和67.6±1.4μm的两种银线,其中长银线装配的电子纤维导体在银线单位面积负载到达40μg/cm2即能获得4Ω/sq的面电阻,承受外力拉伸30%应变1000次后电阻仅仅上升了 2.5倍,远远优于短银线,揭示了纳米银线与弹性体纤维的协同组装效应,为纳米纤维无纺布上功能电子器件的加工提供了重要的科学依据。并且制备得到的导电纤维布的水汽透过速率为9.5 g·h-1·4·m-2,处于人体典型经表皮失水率范围内,这使得该设备具备较高的人体穿着舒适度。3.论文制备了具有肌肉电信号监测功能的原型机器,实现了对生理信号的穿戴检测,将采集电极与商用Ag/AgCl凝胶电极进行比较,该器件的皮肤/电极接触阻抗略高,所收集到的信号显示出明显的肌肉收缩特征,信噪比达到17.1dB。长期佩戴12 h后,未出现凝胶电极带来的皮肤升温红肿问题,并且仍然保持了较高水平的信号采集能力。本文通过对多通道的肌电信号进行记录、分析,采用移动窗口法进行活动段信号的截取,利用Python内置的XGboost模块进行学习训练,成功对腕部动作进行准确识别,展示了该器件在可穿戴技术领域的应用潜力。