柔性可穿戴电子产品在健康监测、运动跟踪、医疗护理、个人防护和安全等众领域应用前景广阔，近年来已经得到了广泛的研究和应用。然而，可穿戴电子产品的进一步发展仍面临一些挑战：

　　（1）由于可穿戴电子设备通常需要外接电源，传统电源具有重量大、体积大、容量和使用寿命有限等缺点，在很大程度上阻碍了可穿戴电子设备的实际和可持续使用，因此，自供电传感器成为主要的研究方向之一。

　　（2）大多数电极材料（如碳纳米管/纳米纤维、石墨烯、金属纳米线/纳米槽和导电聚合物等）的电导率在高度拉伸情况下会急剧下降甚至消失，而人体的大变形动作可能会降低甚至损坏可穿戴电子设备的结构或功能，开发既具有高度可拉伸性同时保持良好导电性的电极材料成为关键。

　　（3）目前自供电可穿戴式传感器通常只针对某一单一类型的人体运动，事实上，可穿戴式传感器应当能够以高效、及时和灵敏的方式响应多种形式的机械刺激，如拉伸、压缩、弯曲和扭曲等。

　　自供电传感器

　　摩擦纳米发电机（TENG）是一种能量收集技术，其基于摩擦起电和静电感应的耦合效应可将无处不在的机械能转化为电能。TENG还可以用作自供电传感器，通过监测实时电压或电流信号来主动检测由机械运动所引起的静态或动态过程，这在实时人体交互式传感系统中具有潜在应用。

　　基于纺织的TENG具有轻便、持久、透气、可变形和可清洗等特点，不仅可以适应复杂的非平面形状，同时可保持良好的性能可靠性以及整体性。将TENG技术融入传统纺织生产为可穿戴电子纺织品以及自供电传感设备的发展带来了更多的可能性。

　　高度可拉伸的TENG纱线

　　近日，佐治亚理工学院王中林院士课题组的研究提出了一种高度可拉伸的TENG纱线的制作方法：以镀银尼龙纱线为电极材料，以硅橡胶弹性体为介电、支撑和包封材料，制成了一种芯、鞘层都具有类似弹簧的螺旋缠绕结构的同轴芯鞘结构TENG纱线。

　　高度可拉伸的TENG纱线的制作方法及拉伸、弯曲性能

　　由于这种芯鞘共轭结构和内置的弹簧缠绕结构，所开发的TENG纱线具有优异拉伸性能（拉伸应变200％），可承受包括卷曲、扭曲、打结和弯曲等不同类型的外界机械载荷，可用于采集多种机械能量以及各种类型的人体运动信号。

　　凭借这些优异的性能，该TENG纱线可以用于自计数跳绳、自供电手势识别手套以及实时高尔夫评分系统。此外，纱线TENG还可以编织成大面积能量收集织物，能够点亮发光二极管（LED），给商业电容器充电，为智能手表供电。

　　高度可拉伸的TENG纱线在自计数跳绳中的应用

　　高度可拉伸的TENG纱线在手势识别手套中的应用

　　高度可拉伸的TENG纱线在实时高尔夫评分系统中的应用

　　高度可拉伸的TENG纱线在大面积能量采集织物中的应用

　　这项工作为基于纺织结构的多模式机械能收集器和高度敏感的自供电运动传感器提供了一个新方向，未来可用于可持续电源供电、自供电可穿戴电子设备、个性化运动/健康监测以及实时人机交互等领域。相关研究成果近日发表在Advanced Energy Materials上，原文标题为“Versatile Core-Sheath Yarn for Sustainable Biomechanical Energy Harvesting and Real-Time Human-Interactive Sensing”。

（来源：材料牛）