柔性可穿戴技术的未来——第12期纺织科技新见解学术沙龙编后记

柔性智能可穿戴技术是多学科交叉融合形成的新兴技术。然而，目前全球关于柔性智能可穿戴产品的相关理论、制备技术尚不成熟，真正实现柔性智能可穿戴电子技术的实际应用和产品也极少，多数研究无法克服性能缺陷或批量制备难题，产品在柔顺性、可穿戴性、美学装饰性和娱乐、信息处理、网络通信功能等方面均有待提高，智能可穿戴技术和产品的未来走向亟待引起重视。

为从不同角度探讨柔性智能可穿戴产品的发展趋势及关键技术，促进对此问题的理论和实践探索，由中国科学技术协会主办，中国纺织工程学会承办，《纺织学报》编委会、武汉纺织大学协办的中国科协第126期新观点新学说学术沙龙暨12期纺织科技新见解学术沙龙于2017年11月4—5日在湖北武汉召开，主题为“柔性智能可穿戴技术的未来”。中国工程院院士、东华大学教授俞建勇，美国加州大学戴维斯分校教授潘宁，香港理工大学教授陶肖明，武汉纺织大学教授王栋担任本期沙龙领衔专家。中国科协学会服务中心党委书记、副主任、科技社团党委副书记刘亚东，中国纺织工程学会常务副理事长伏广伟出席会议。来自高校、科研院所、军队、企业的40余名从事柔性智能可穿戴技术研究的资深学者和青年新秀受邀参与了本次沙龙的专题研讨，从不同角度和专业领域对未来柔性智能可穿戴技术的发展方向及关键技术提出新见解。本文通过总结部分专家建议，从柔性智能可穿戴技术的发展机遇、智能服装的发展现状、柔性传感器开发与融合技术、智能纤维的开发、柔性智能可穿戴产品发展方向进行报道。

第12期纺织科技新见解学术沙龙现场

1 柔性智能可穿戴技术的发展机遇

柔性智能可穿戴产品综合运用传感、通信、控制、驱动、显示、嵌入等技术，实现信息传导、智能调控、生活娱乐、健康监测等功能的移动智能终端；该类制品具有柔性、大变形、实时、适应长期穿戴等特点，在医疗、健康、体育、娱乐、工业及军事等众多领域具有广泛的应用前景，已经受到了各国的高度关注。近几年来，发达国家纷纷制定研究计划，着力突破柔性智能可穿戴关键技术，欲抢占产业发展制高点。欧美洲等国家纷纷成立国家级研究机构，如：德国在2014年发起实施“未来纺织”研究计划；美国于2016年发起“革命性纤维和纺织制造创新计划”用于支持将纺织材料与智能传感技术相融合的革命性纤维织物发展，将以智能材料为核心的柔性可穿戴技术列为未来的重点发展战略；我国在《国家中长期科学与技术发展规划(2006—2020)》已将智能材料与结构技术、智能材料制备加工技术列为国家重点研究方向。目前我国已在智能材料、器件、大数据及智能制造领域已开展了卓有成效的技术及应用研究，为柔性智能可穿戴产品及技术发展提供了可实现的基础环境。

2 智能服装的发展现状

近几年，智能可穿戴设备层出不穷，广泛应用于健康监测、移动通信、军事、体育、教育和娱乐领域，如智能耳机、手环、手表、眼镜等，但这些产品功能单一、智能化程度不高、可替代性比较强，也不属于真正意义上的柔性智能可穿戴产品。

我国柔性智能可穿戴技术研究与国际同步。过去十几年里，一些高校和企业踊跃参与，在可穿戴的智能纤维材料研究、柔性器件设计与封装、系统集成以及智能纺织材料加工等技术领域取得了一定进展。然而，基础研究薄弱、研究和应用协同不够、技术体系和标准不完善、复合型技术人才匮乏等问题，制约了我国柔性可穿戴技术快速发展。

服装与人体之间具有大面积及长期接触的特点，与人类的生存和生活密切相关，其功能无可替代。美国加州大学戴维斯分校潘宁教授强调智能服装的开发对纺织产业推动的作用巨大，但是要以不牺牲原有纤维、纱线、织物本身优异性能为前提，否则都不是真正意义上的智能可穿戴产品。

潘宁：可穿戴技术面临的挑战

利用智能服装能够对外界的环境做出相应的反应和调整的特性，即可实现对人体状况和周围环境进行实时监测和诊断。香港理工大学陶肖明教授阐述了智能服装发展历史、趋势和关键技术。她介绍了几年前美国麻省理工学院研究的先进纤维织物项目，已经做出1根多组分的光纤，通过加入导电物质，把微电子的芯片装进到纤维中，成功制备出纤维传感器；但是不能将其用在织物上，因为采用的芯片尺寸太大，且不能弯曲，在使用中容易被破坏，达不到产业化要求。随着电子元器件的微型化、轻质化、柔性化发展，以及智能系统从单一功能逐渐发展为集成多重功能，真正的智能服装生产制造将成为可能。目前，香港理工大学已研究了1根普通光纤放在纺织结构材料里，并制备出具有延伸性能的织物传感器，该传感器可以重复拉伸10%，并能呈现较好的测量精度。

陶肖明：智能纺织与可穿戴技术的发展探索

可穿戴服装已经尝试在体育、医疗等细分领域进行应用，但其产品的发展必须充分考虑不同消费者群体的需求。超盈国际控股有限公司胡军岩总工程师从服装舒适性测量与功能服装设计的角度指出，如何突破功能性传感器单元与纺织品有效融合的关键技术是柔性智能可穿戴技术未来发展的重点。香港理工大学李鹂副教授将服装设计和智能纤维、生物、医学等技术进行融合，以服装设计师的视角指出需要开发性能优异的功能纤维，采用针织、机织等方式将智能传感单元进行织造和裁剪，组装成新型的智能可穿戴服装。浙江纺织服装职业技术学院张辉副教授从市场角度探讨了智能服装发展的技术瓶颈，他认为柔性器件发展滞后市场需求是制约可穿戴产品功能、用户体验的主要问题之一，需要将电子技术与纺织技术充分融合，才能有效推动柔性智能可穿戴产品的发展。

3 柔性传感器开发与融合技术

目前，柔性传感器可分为柔性压力传感器、柔性应变传感器、柔性气敏传感器、柔性光纤传感器等几大类。柔性传感器在可穿戴设备的未来发展中，以其具有轻薄便携、电学性能突出、集成度较高等特点，将发挥举足轻重的作用。柔性传感器能给人体健康带来诸多益处，比如可以进行生理参数检测、运动检测、动作姿态和语音识别检测及环境检测等。

清华大学谢续明教授制备了高强度自愈合水凝胶的可穿戴电子器件，他认为利用功能性高分子材料、碳材料开发更微小化和柔性化的电子器件，并将微型化的柔性电子器件构筑与服装兼容的功能化产品是智能可穿戴技术未来的发展方向。清华大学王沫然教授分析了柔性电子器件发展中微尺度力学及热学问题，指出智能可穿戴纺织品是系统工程，未来的柔性传感器需要具有舒适性、无害无碍且生物兼容等方面的要求。

谢续明：基于高强度自愈合水凝胶的可穿戴电子器件

王沫然：智能可穿戴技术中的微尺度力学与热学问题

美国佛罗里达农工大学与佛罗里达州立大学工程学院的研究人员利用碳纳米管开发出一类超薄柔性的运动传感器，这种传感器既不像普通的柔性金属传感器那样感觉迟钝，也不像更加灵敏的半导体传感器那样僵硬笨重，为实现柔性传感器开发与织物融合技术提供支持。中国科学院深圳先进技术研究院孙蓉研究员指出：先进电子封装材料及技术能成功生产工艺简单的柔性电极材料，是有效融合电子器件与纺织品的关键技术。为解决柔性超薄器件的加工精度问题，中国科学院深圳先进技术研究院张国平副研究员提出了一种具有高可靠性的激光解键合方案，该方案采用紫外激光响应材料和临时键合材料将超薄器件和透明载体(通常为玻璃)键合，在完成后续工艺后，利用激光响应材料对特定波长的紫外激光有强烈吸收作用，将光子能量转化为化学键断键的能量，实现超薄器件与载体的轻易分离。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈韦研究员利用纳米材料制备了具有光、热、湿、机械、电等能源供给与存储功能的纳米芯片传感器，为智能可穿戴产品在仿生感生响应系统和再造功能领域的发展提供新思路。

4 智能纤维的开发

智能纤维是指能够感知外界环境(机械、热、化学、光、湿度、电磁等)或内部状态所发生的变化，并能做出响应的纤维。近年来，智能纤维的开发得到了迅速发展，也催生了一系列新兴智能纺织品的出现，目前有不少也已经实现了规模化生产。当前关于智能纤维材料制备柔性智能可穿戴产品的常见方法主要有3种：研发智能纤维或智能纱线，通过针织、机织等织造方法直接生产智能可穿戴纺织品；利用后整理等技术手段赋予普通纤维或纺织品适用于可穿戴产品的特殊功能；将外接智能器件无缝融合到纺织品中。

武汉纺织大学王栋教授利用纳米纤维材料和其他功能性纤维材料制备纤维基生物传感器和压力传感器，通过合理设计电路结构，融合电路设计与纺织制造，可开发大面积智能可穿戴纺织品。东华大学俞昊教授研发的柔性纳米纤维基发电机(摩擦式)和苏州大学张克勤教授研发的新型碳基高导电纤维材料，拓展了柔性纳米材料在传感、感知、能源转换及智能交互器件领域的应用，可有效助力柔性智能可穿戴设备的发展。与其他智能可穿戴产品基材相比，智能纤维材料具有价格低廉、质量轻、体积小、表面积大、易编织等优点，同时可满足服装在穿着过程中三维扭曲形变的需求，实现电子元器件与人体皮肤最大程度上的贴合，改善可穿戴产品的散热、透气导湿性能，为解决当前柔性智能可穿戴领域面临的困境提供了新的思路。

王栋：纤维材料与柔性智能可穿戴技术

5 柔性智能可穿戴产品发展方向

俞建勇院士仔细听取了各位代表关于柔性智能可穿戴关键技术和发展方向的观点，为本期沙龙作了总结性发言：柔性智能可穿戴技术是多技术交叉融合逐渐发展形成的新兴技术领域。纺织服装以其突出的柔性、大变形、适形性、可长期穿戴性等应用特性，成为柔性智能可穿戴产品的优异载体。以纺织新材料和无线通信为技术核心的柔性智能可穿戴器件产品成为未来智能可穿戴产品的重点发展方向。特别是结合纺织服装技术，将微型化和柔性化的智能系统融入纺织服装形成的智能可穿戴纺织品，然而目前国内对柔性电子元器件、柔性基材与电子元器件的集成、柔性可穿戴特定结构设计、柔性可穿戴功能和能源器件开发等基础研究薄弱，已开展的研究工作系统性不够且大多属于跟踪研究，缺乏自主创新的原创研究，亟需多方努力加快推进智能可穿戴技术和产品的发展。同时须从安全性、稳定性及舒适性等方面组织制定柔性智能可穿戴技术标准、产品标准和检测标准，规范该新兴技术和产品准入门槛。

柔性智能可穿戴技术是科学研究的前沿热点，也是我们社会发展到网络和信息时代后具有重要应用前景的技术，无论是科学研究，还是技术发展，都具有重大的价值。我们一定要从核心技术突破，系统技术集成、应用功能实现综合考虑，有效推进柔性智能可穿戴技术的研究与发展。

俞建勇：关于柔性可穿戴技术的几点建议

6 结束语

要加快推进柔性智能可穿戴技术和产品发展，需重点关注以下几个方面：1)迫切需要加大核心关键技术的研发，进一步完善智能材料、柔性可穿戴元器件、信息处理系统及网络、加工制造、可穿戴设备集成等组成的技术体系；2)需要关注所研发技术的核心性，并努力达到国际先进水平；3)技术研发必须关注使用价值，技术研究与应用需要全链条设计，一体化协同实施；4)产学研用结合、军民融合发展是加快推进柔性智能可穿戴技术发展的重要途径，要找准重大需求，推进高校、科研院所、生产企业和应用部门产学研用深度融合，开展柔性智能可穿戴技术攻关，并推动市场应用和产业化。

“纺织科技新见解学术沙龙”是中国纺织工程学会主办的系列高端学术交流活动。针对当前纺织行业新技术研发与应用中存在的热点、焦点、难点问题，为广大科技工作者提供一个宽松、自由、平等的交流平台，通过百家争鸣的讨论方式各抒己见，促进产学研用的结合，为我国纺织产业转型升级和科技创新提供新见解、新思路。主题为“高性能纳米纤维的宏量制备关键技术”的第13期纺织科技新见解学术沙龙即将召开，详情请关注中国纺织工程学会官方网站。(撰稿 舒伟)