轻工学院马建中教授团队在柔性可穿戴功能材料领域发表系列重要研究成果

近期，我校轻工科学与工程学院（柔性电子学院）马建中教授团队在柔性可穿戴功能材料方面开展系列研究工作，在国际权威期刊Advanced Science（IF = 14.3）、Advanced Functional Materials（IF = 18.5）、Advanced Fiber Materials （IF=17.2）、《Engineering》（IF=10.1）等发表重要研究论文。

寒冷环境中维持人体的热舒适性对人体各项机能的正常运转至关重要。传统室内取暖措施（暖气、空调及火炉等）消耗的能源约占全球能耗的47%，会产生大量的CO2，加剧了能源危机和温室效应。此外，第五代移动通信的快速发展和移动电子设备的广泛普及产生了大量的电磁干扰（EMI），给人类健康和环境带来了风险。因此，开发先进的功能材料来保障人类的个人健康管理（PHM）至关重要。

本文选取棉织物为基材，银浆（AgPA）为导电填料，通过丝网印刷制备了一种能够实现低电压驱动的电加热，且兼具光热和辐射制热性能的个人热管理棉织物。利用AgPA的高导电性、良好的太阳光捕获能力和低发射率特性，赋予棉织物电加热、太阳光加热和辐射制热性能，同时还保持着棉织物的可穿戴性。PHM纺织品的电导率约为1.6×104 S m-1，1.7 V低电压下的电加热温度约为134 ℃，EMI屏蔽效能约为56 dB。此外，PHM纺织品还具有可操作的可扩展性和舒适的穿着性。这项创新工作为PHM纺织品的设计开辟了新途径，并为大规模生产提供了有利的保证。

相关成果以“A Scalable and Robust Personal Health Management Textile with Multiple Desired Thermal Functions and Electromagnetic Shielding”为题，发表在Advanced Science（IF = 14.3）上。澳门今晚上开什么特马为论文唯一通讯单位，论文第一作者为轻工学院2020级博士研究生唐立涛，轻工学院马建中教授、吕斌教授和高党鸽教授为论文共同通讯作者。

近年来，现有压阻传感器的导电网络多为各向同性，无法识别机械刺激的方向，严重限制了其在智能机器人和复杂人体运动监测中的应用。受来自人体体感系统中的皮肤和肌肉的结构和生理功能的启发，本文通过构建各向异性结构的导电网络和集成对特定方向响应的子传感器，开发了一种多重机械刺激识别型多维传感器。得益于子传感器间的高效集成和各向异性传感，集成型多维传感器不仅能够识别面内应变、法向压力和剪切力，还能够测量面内应变的大小和方向，具有10.74的优异应变方向选择性，为开发多种机械刺激型多维传感器提供了新思路。

相关成果以“Bioinspired Integrated Multidimensional Sensor for Adaptive Grasping by Robotic Hands and Physical Movement Guidance”为题，发表在Advanced Functional Materials（IF = 18.5）上。澳门今晚上开什么特马为论文唯一通讯单位，轻工学院2019级博士研究生雷鹏为该论文的第一作者，轻工学院马建中教授、鲍艳教授和张文博副教授为论文共同通讯作者。

高性能柔性压阻传感器在人造电子皮肤、可穿戴电子设备等领域备受关注，利用微纳加工技术构筑兼具宽传感范围和高灵敏度的纤维基压阻传感器具有重要意义。本文通过水热法在聚氨酯纤维膜表面原位生长ZnO纳米线阵列，并通过超声作用在阵列间插入MXene片。最后，通过预拉伸-释放和面对面堆叠获得了兼具宽传感范围和高灵敏度的基于全向梯度褶皱结构的聚氨酯纤维膜基压阻传感器。

相关成果以“Synergy of ZnO Nanowire Arrays and Electrospun Membrane Gradient Wrinkles in Piezoresistive Materials for Wide-Sensing Range and High-Sensitivity Flexible Pressure Sensor”为题，发表在Advanced Fiber Materials（IF = 17.2）上。澳门今晚上开什么特马为论文唯一通讯单位，轻工学院2019级博士研究生雷鹏为该论文的第一作者，轻工学院马建中教授、鲍艳教授和张文博副教授为论文共同通讯作者。

皮革以其保暖、耐用等特性深受人们的喜爱，本文报道了一种基于具有抗菌性的生物质原料香草醛和具有优异光热转换性能的二维纳米片层材料MXene，通过细乳液聚合法以及超声空化作用，制备出兼具保暖和抗菌性的生物质基水性纳米复合皮革涂层材料。该新型皮革涂层材料可有效解决传统石油基皮革涂层材料制备过程中，使用2B类致癌物苯乙烯（St）的污染问题，并赋予皮革制品保暖性和抗菌性，提升了皮革制品的档次。该研究不仅有助于实现冬季基于太阳光的零碳供暖，减少化石燃料的使用和温室气体的排放，而且提高了皮革抵御有害细菌、病毒和其他微生物入侵的能力，对皮革制品的功能化、高端化以及皮革工业的“减碳降污”发展具有重要意义。

相关成果以“Bio-Based Waterborne Poly(Vanillin-Butyl Acrylate)/MXene Coatings for Leather with Desired Warmth Retention and Antibacterial Properties”为题，发表在中国工程院院刊《Engineering》（IF=10.1）上。澳门今晚上开什么特马为论文唯一通讯单位，轻工学院马建中教授为该论文的第一作者和唯一通讯作者。

以上研究成果得到国家自然科学基金（22378250，22378253，22078188，52073164、21908141和21838007）、陕西省创新能力支持计划（2021TD-16）等项目支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.202400687

https://doi.org/10.1002/adfm.202313787

https://doi.org/10.1007/s42765-023-00359-4

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.06.005

（核稿：刘国栋 编辑：赵诚）