智能感知织物在军事领域的应用

摘要： 智能感知纺织品因灵敏度高、舒适性好、穿戴方便，可应用于可穿戴智能设备，在军事装备领域展现了巨大发展潜力和多样化应用，如监测士兵生理状态、战场环境、运动姿势等。本文以智能感知纺织品为研究对象，综述了近几年纺织基应变传感器、纺织基压力传感器、纺织基温度传感器、纺织基湿度传感器的研究进展及智能感知纺织品在军事装备领域的应用，同时分析了其数据信息的安全性、耐洗性、稳定性及数据传输的可靠性等问题，指出未来智能感知纺织品将能够实现更高精度、更快速的数据采集和处理，并向着智能化、集成化方向发展。

关键词： 智能感知织物;应变传感器;压力传感器;温度传感器;湿度传感器;军事领域应用

中图分类号： TS941.17

文献标志码： A

智能感知织物集成了纺织基传感器技术，能够感知和监测各种物理或环境参数，并将其转化为可读取的电信号［1］。伴随着服装向功能化和智能化方向更新换代，可穿戴智能服装越来越受到关注。在现代军事作战体系中，智能感知织物在士兵作战服装领域发挥着至关重要的作用，其不仅可以对士兵进行健康监测，还可以感知作战环境，提升士兵作战舒适度，极大地提高了士兵作战效率［2］。

本文主要以智能感知织物为研究对象，介绍了纺织基应变传感器、纺织基压力传感器、纺织基温度传感器、纺织基湿度传感器及其在军事领域的研究进展，包括士兵生理信号监测、作战环境监测、运动姿态监测等方面的应用情况，并对智能感知织物在军事领域应用中存在的问题进行分析，同时充分考虑实际应用情况的基础上，展望未来的发展方向。

1 智能感知织物传感器类型、传感机制及制备

智能感知织物所采用的传感器主要分为4类：1） 以织物为基底，与信息功能材料相结合的纺织基应变传感器，在受到外力时能产生电信号，其测量精度高，稳定性强［3］;2） 将接收的压力信号通过内部敏感元件的形变或其他物理变化转换为电信号的纺织基压力传感器，具有轻便、灵敏等优点［4］;3） 用于温度监测的纺织基温度传感器，其可以根据外界温度变化快速响应［5］;4） 具有非接触式感知湿度功能的纺织基湿度传感器，可以帮助人们更好地监测和控制环境中的湿度［6］。

因此，智能感知织物在多个领域均展现出广泛的应用潜力。在医疗健康领域，其可以实时监测人体生理信号，如体温、血压、脉搏、心率等，实现远程医疗保健。在军事装备领域，其可以监测战场环境，制定更加科学的作战计划等。现今，美国海军资助项目Georgia Tech Wearable Motherbord（GTWM）已经成功开发了一款智能医护衬衫，能实时监测穿着者生命体征信号。英国FIST计划、法国未来战士项目、澳大利亚Land125计划均有涉及单兵生命体征监测系统的研发［7］。此外，智能感知织物还可以进行运动追踪，记录运动数据，帮助运动员和健身爱好者更好地了解自己的运动状态或进行运动指导。

1.1 纺织基应变传感器

纺织基应变传感器是由导电纤维一体化编织而成的智能织物传感器，主要有3种类型：纤维基应变传感器、纱线基应变传感器、织物基应变传感器［8］。

纤维基应变传感器利用纤维材料作为基底，结合应变传感元件，实现对物体应变的测量，具有优良的柔韧性、可拉伸性和可穿戴性，特别适用于需要灵活测量应变的应用场景［9］，其工作原理主要基于材料的弹性变形特性和导电材料的电阻变化。当纤维材料受到外界应力作用时，会发生弹性形变，导致其中的导电材料（如金属纳米线、碳纳米管等）的结构和电阻发生变化，这种电阻变化与应变之间存在一定的关系，通过测量电阻的变化就可以推断出应变的程度［10］。刘璐等［11］利用热塑性聚氨酯纤维基底和图案化双相金属传感层制成一种高灵敏度、可拉伸的应变传感器，其灵敏度系数高达952.20且宽传感范围高达59.33%。

纱线基应变传感器是一种基于纱线材料的应变传感器，它结合了纱线的柔韧性和应变传感技术，用于测量物体在受力时的应变变化，其传感机制主要依赖于纱线材料的弹性变形特性。当纱线受到外力场作用时，其形状会发生微小的变化，即产生应变，这种应变会导致纱线内部的导电材料或结构发生变化，进而改变其电阻或电容等电学性质［12］，通过测量这些电信号的变化，可以推断出纱线所受的应变大小。相较于纤维基柔性应变传感器，纱线基应变传感器结构变化能力更加灵活，能够贴合各种曲面和不规则形状，适应不同应用场景的需求。Peng等［13］设计了一种针织互锁结构应变传感器，其采用双覆盖弹性体纱线和镀银尼龙纱线等三种不同纱线构成，能够实时监测人体运动或呼吸活动。Xing等［14］基于热塑性聚氨酯（TPU）纳米纤维纱线制备了一种高拉伸石墨烯（GR）/热塑性聚氨酯（TPU）应变传感器，其表现出较大的应变范围（gt;140%）、46.19的高灵敏度及超过10 000次拉伸循环后仍具有优异的耐用性。因此，纱线基应变传感器在下一代可穿戴电子产品中显示出巨大潜力，如图1所示。

织物基应变传感器主要基于材料力学和电学原理，当织物受到外力作用时，其内部的纤维结构会发生形变，这种形变会导致传感器中的导电材料或敏感元件产生电阻、电容或电感等电学参数的变化，通过测量这些电学参数的变化，就可以精确地推断出织物所受的应变程度［15］，其延续了织物材料本身舒适性和透气性的优点，且具有良好的柔韧性和可穿戴性，能够贴合人体曲线，实现舒适无感的实时监测。Wang等［16］将银纳米线嵌入炭黑改性的热塑性聚氨酯织物薄膜中，制成了一种高性能的柔性应变传感器，应变传感器表现了出色的电响应能力，具有360%应变的卓越灵敏度、超宽应变范围（0.1%～200%）及在循环拉伸下出色的耐用性和可靠性（gt;10 000次循环）。

综上所述，纺织基应变传感器因其具有轻量化、柔性化、高灵敏性等优势，将为人们创造更加智能、便捷、美好的生活，但纺织基应变传感器在制造应用过程中也面临一些挑战，在其受到外部温湿度的影响下，稳定性可能会下降;在洗涤过程中，其经受多次拉伸、摩擦后可能会发生性能衰减，这些问题有待解决。

1.2 纺织基压力传感器

纺织基压力传感器利用纺织材料作为基底，结合压力传感元件，实现对压力的精确测量［17］，其工作原理通常基于压阻效应或电容变化。当外部压力作用于传感器时，纺织品内部的导电材料或敏感元件会发生相应的电阻或电容变化，这种变化与所受压力之间存在特定的关系，通过测量这些电学参数的变化可以准确地推断出所受压力的大小［18］。

与传统的压力传感器相比，纺织基压力传感器具有诸多优势，如良好的柔韧性和可穿戴性，能够贴合人体曲线或各种不规则表面，实现舒适无感的压力监测。此外，纺织基压力传感器通常具有较高的灵敏度和精确度，能够实时监测和记录微小的压力变化，由于纺织材料的本征特性，这种传感器还具有良好的透气性和舒适性，适合在各种环境下使用。例如，Song等［19］通过丝网印刷工艺在棉片表面印刷银浆制得全织物电阻式压力传感器，其在检测手指和手腕反复弯曲的信号变化时，表现出良好的重复性和检测性能，如图2所示。

目前，中国尧乐公司推出了智能床垫，其内部结构为柔性织物压力传感器，柔性织物压力传感器通过压力传感技术收集用户睡姿、睡眠、枕姿的压力数值分布，从而反馈用户身体情况，为用户选择家具用品提供了科学的参考依据［20］。Zhou等［21］研发了一种3D网状纺织基压力传感器，采用简便的浸涂策略，将敏感的2D Ti3C2Tx MXene纳米层与纤维相结合，其实现了高达81.9 kPa-1的高灵敏度和宽压力检测范围（0～19 kPa）下30 ms的快速响应时间，具有超过5 000次循环的耐久性。Gu等［22］提出了一种基于壳聚糖（CTS）/MXene纤维的高性能纺织压力传感器，该压力传感器在1.5 MPa的超宽线性范围内具有1.16 kPa-1的高灵敏度，并在1.5 MPa压力负载下经过1 000次加载/卸载循环后具有较低的疲劳度，如图3所示。刘嘉琪等［23］通过气液界面聚合法，在蚕丝织物、平板丝和静电纺丝膜三种蚕丝材料表面实现聚苯胺的原位生长，成功制备出以聚苯胺为活性导电介质的柔性基材，并将其组装成柔性压阻式压力传感器。

综上所述，纺织基压力传感器具有良好的柔韧性和舒适性，能够适用于各种曲面和不规则表面，实现真正的可穿可戴，但因目前的研发和生产成本较高，限制了其在医疗健康、军事装备、日常监测等方面的广泛应用。随着制造技术的不断进步，纺织基压力传感器的制造工艺将逐步简化，生产成本也将逐渐降低，从而达到普适性和通用性。

1.3 纺织基温度传感器

纺织基温度传感器以纺织材料（纤维、纱线、织物）为基底，将导电材料涂覆到基底上形成［24］，其工作原理主要基于热敏效应，即利用热敏材料随温度变化而发生电阻、电压或电流的变化。当织物的温度发生变化时，传感器内部的热敏材料会产生相应的物理性质变化，这些变化会被转换为电信号输出，从而实现对温度的测量［25］。

纺织基温度传感器相较于传统温度传感器具有更好的柔韧性，穿戴更舒适便捷，可覆盖较大区域，进行大面积测量，并且具有易于集成等优点。比利时微电子中心、根特大学、巴黎消防队、Connect集团和Sioen公司于2020年1月联合发布一款新型智能消防防护服，该款消防服集成了温度传感器和电子设备，可在环境温度过高时提醒消防队员，大幅度减少消防员烧伤事故［26］。Zhang等［27］制造了一种嵌入MXene（Ti3C2TX）的光纤型温度传感器，通过测量制造的尼龙涂层MXene嵌入光纤电阻变化来监测0～50 ℃的温度范围，并且即使在3～15 mm的弯曲半径下，传感特性仍然保持稳定，尽管反复弯曲1 000次、暴露于50%～90%RH环境和浸入水中1 h而产生物理变形，该传感器仍能稳定运行，表现出优异的耐用性和防水性。Yang等［28］将连续的包缠纱线与棉纱以浮纱图案编织制成一种有效的感温织物，其包缠纱线整体强度大，响应时间小，能够实时监测环境温度变化，如图4所示。

Ban等［29］采用化学改性的银纳米线（AgNWs），通过聚苯胺-L-半胱氨酸乙酯盐酸盐（PANI-LCO）导电配体对AgNWs表面聚合物的调节，氨纶包覆纱线作为基材，PANI-LCO-AgNWs和基底的协同效应使复合纤维基温度传感器具有474%/℃的高温电阻系数（TCR）和120%的高拉伸性，如图5所示。

综上所述，纺织基温度传感器能够实时监测外部环境的温度变化，提供精准的数据支持，从而确保穿戴者的舒适性，并且其高度集成和柔性设计满足人体热场穿戴要求，实现无缝监测。然而，纺织基温度传感器也存在一些缺点。例如，传感器受到纺织材料拉伸疲劳性的影响，导致测量精度的偏差;长时间使用可能导致传感器性能下降，需要定期维护和校准，所以仍需不断优化和改进以满足更高标准的需求。

1.4 纺织基湿度传感器

纺织基湿度传感器的传感机理主要基于湿敏元件与织物基底的结合，这种传感器利用湿敏元件对湿度的敏感特性，通过测量湿敏元件在湿度变化时的电学性质变化来检测湿度［30］。湿敏元件通常包括电阻式和电容式两种主要类型，当环境湿度发生变化时，湿敏元件中的感湿材料会吸附或释放水蒸气，导致其电阻率或介电常数发生变化，这些变化进一步导致湿敏元件的电阻或电容值发生变化，从而可以测量和计算出环境湿度的变化［31］。

纺织基湿度传感器具有多种优点。首先，纺织基湿度传感器结合了织物的柔韧性和透气性，使得传感器更加舒适、易于穿戴。其次，织物基湿度传感器具有较高的灵敏度和准确性，它能够实时、准确地监测湿度的变化，并提供可靠的测量数据，这使得用户能够及时了解外界环境湿度的状况，从而采取相应的措施。此外，织物基湿度传感器还具有较好的稳定性和耐久性，它能够在不同环境条件下稳定工作，不易受到外界干扰和损害，为使用者提供持续的湿度监测服务，如图6［32］所示，消防员在灭火救援行动时，穿戴内置纺织基湿度传感器的灭火战斗服可以实时对其进行呼吸监测，确保及时发现消防员的体力透支或呼吸困难等问题，从而避免在救援过程中出现意外。路嘉林等［33］研制了一种无湿敏材料的纺织基底无芯片RFID湿度传感器用于检测环境湿度，利用丝网印刷工艺和刻绘工艺分别在不同类型纺织物上制作湿度传感器，采用不同类型基底材料制成的湿度传感器灵敏度不同，棉纤维作为基底材料的湿度传感器在高湿范围内平均灵敏度达3.8 MHz/%RH。

综上所述，纺织基湿度传感器以其高灵敏度、高可靠性及低耗能等优点，在军事、医疗、环保等多个领域展现出广阔的应用前景，但部分纺织基湿度传感器在精度和线性度方面存在一定不足，这可能导致在湿度变化范围较大时，传感器的实际湿度值与输出值之间存在较大的偏差，从而影响对湿度的准确监测。

2 智能感知织物在军事领域应用

随着科技的快速发展，智能感知织物正逐渐在军事领域展现出巨大的应用价值，这种具备实时监测、智能响应功能的织物，不仅能够为战士提供更为舒适和安全的装备，还在战场信息感知、作战指挥等方面发挥着重要作用。

2.1 监测士兵生理状态

智能感知织物在监测作战士兵生理状态方面的应用，无疑为现代战争带来了革命性的变革，这种先进的织物技术能够实时、准确地监测士兵的生理状态，为指挥员提供重要的决策依据，从而确保士兵的生命安全和作战效能。

智能感知织物能够实时监测士兵的脉搏、呼吸频率、心率、血压等关键生理指标［34］。在战场上，士兵常常面临高强度、高压力的环境，生理状态的变化可能直接影响到他们的战斗力和生存能力，通过智能感知织物，指挥员可以实时获取士兵的生理数据，及时发现异常情况，并采取相应的措施，如调整作战计划、提供医疗救助等，以保障士兵的安全。例如，在紧张的战场环境中，一旦士兵出现心率异常、呼吸急促等状况，智能感知织物便能迅速发出警报，提醒指挥人员及时采取救治措施，这不仅能够有效减少因生理原因导致的非战斗减员，还能提高士兵的生存率和战斗力。此外，智能感知织物还可以用于监测士兵的体温和排汗情况。在炎热的战场环境中，士兵的体温和排汗情况对于他们的生存和战斗力至关重要，通过智能感知织物，指挥员可以了解士兵的体温变化和排汗情况，为他们提供合适的防护装备和补给品，确保他们在极端环境下的生存能力。

综上所述，智能感知织物在监测作战士兵生理状态方面具有巨大的应用潜力和价值，但智能感知织物的应用也面临一些挑战。例如，如何确保数据的准确性和可靠性、如何保证织物的舒适性和耐用性等。因此，未来的研究和发展需要更加注重技术的创新和优化，以此推动智能感知织物在监测士兵状态方面的应用。

2.2 监测战场环境

智能感知织物在战场环境监测方面发挥着重要作用，它们能够实时监测战场上的温度、湿度、气压等环境参数，为指挥员提供准确的战场环境信息，有助于制定更加科学的作战计划。如He等［35］通过将湿纺相变材料（PCM）微胶囊嵌入具有双响应网络的弹性聚氨酯中，开发了一种用于个人保健和热管理的超拉伸PCM智能纤维，当感知外部环境较冷时，可主动提高智能服装温度;当外部温度较高时，会主动产生凉感;当作战或训练的士兵穿着该服装，将能够保持体温恒定在舒适范围内，确保士兵舒适。除此之外，它还可以用来制作具有隐身功能的迷彩服，这种服装能够根据环境颜色变化调整自身颜色，提高战士的隐蔽性［36］。智能感知织物还可以用于制作能够远程探测士兵受伤部位及程度并进行调节和治疗的电子信息纺织品，这对于及时救治伤员、保障战士生命安全具有重要意义。

总的来说，智能感知织物在监测战场环境方面的应用，不仅提高了战士的生存能力和作战效能，还为现代战争带来了更多的可能性。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，相信智能感知织物在未来战场上的作用将更加突出。

2.3 运动姿势监测

智能感知纺织品在士兵运动与姿势监测领域的应用为日常监测、士兵安全、科学训练带来了创新性改变。智能感知纺织品可以实时地监测士兵运动引起的微小形变或大应变，提供了一种舒适且安全的动作姿势监测。

在士兵日常训练方面，智能感知纺织品扮演优化者和辅助者的角色，它能通过监测士兵肌肉拉伸时的力量，精准反应士兵运动情况［37］。每个士兵的体能基础和训练需求是不同的，通过智能感知织物的帮助，可以更加精确地满足每位士兵的训练需求，优化训练计划，提高训练效果。此外，智能感知织物还能监测士兵的肌肉活动和运动状态［38］。在战斗中，士兵需要频繁地移动、奔跑和作战，肌肉的活动状态直接影响到他们的动作和战斗力，通过智能感知织物，指挥员可以了解士兵的肌肉疲劳程度、运动协调性等信息，从而合理安排士兵的作战任务，避免过度疲劳和受伤。

在动作纠正和损伤预警方面，智能感知织物能监测士兵的动作姿态，识别错误姿势并及时进行纠正［39］。通过与智能设备的互动，士兵能够更好地掌握正确的运动技巧和训练方法，减少因错误动作导致的受伤风险。

因此，智能感知织物通过实时监测、数据分析、个性化训练等方式，为士兵的日常训练提供了全方位的优化和支持，有助于降低训练伤病、提高训练效果并提升士兵的战斗力。

3 智能感知织物在军事领域中存在问题

智能感知织物在军事领域虽然具有显著的应用优势，但也存在一些问题和挑战，这些问题主要涉及数据信息的安全性、耐洗性、稳定性及数据传输的可靠性等方面。

3.1 数据信息安全性

数据信息的安全性是一个重要问题。智能感知织物采用非接触自动识别技术，这存在着无线传输的数据被截获、监听、窃取的风险，可能导致机密信息的泄露，从而削弱信息战能力，降低军队信息优势。此外，如果攻击者能够获取到感知层设备的数据，获取作战计划，他们可能会利用这些数据对军事行动进行干扰或破坏，从而导致作战优势丧失，削弱作战能力。未来，需要不断强化加密技术，使用安全密钥管理机制或采用先进的加密算法对织物收集到的数据进行加密处理，进一步提高数据的机密性。除此之外，要建立严格的用户认证和授权机制，确保只有经过授权的人员能够访问和处理相关数据，防止未经许可的访问。为了确保数据的存储和传输安全，也要进行严格的安全监控和定期的风险评估，及时发现和解决安全隐患。

3.2 耐洗性和稳定性

智能感知织物在长期应用过程中，反复洗涤是不可避免的，能够承受物理机械拉伸、磨损而不损害其功能性是至关重要的，但目前大多数智能感知织物并不能达到预期效果，经历多次洗涤过程中的机械摩擦和化学物质影响后，其性能都发生显著下降。此外，当长期使用或暴露在极端外界环境下时，其可能会出现老化或性能退化等问题，导致各项生理状态监测等信息受到干扰，影响其准确性和稳定性。为了提高其耐洗性和稳定性，在织物材料选择上，采用良好耐磨性、耐拉伸、耐水洗的纤维材料和导电材料，这些材料能够经过反复洗涤而不轻易受损;在织物结构设计上，通过优化编制工艺，使织物结构更加坚固而紧密，减少在洗涤过程中可能出现的磨损和破坏;在织物后处理时，可以在织物表面涂覆一层或多层防护涂层，用来保护内部的材料免受水分、洗涤剂和其他化学物质的侵袭。

3.3 数据传输的可靠性

数据传输的可靠性也是一个挑战。由于军事环境复杂多变，智能感知织物在传输数据时可能会遇到干扰或中断的问题，这可能导致关键信息的丢失或延迟，影响情报的实时性和准确性，限制军事战略的规划，致使作战行动受阻，从而使军事行动的协同性下降、作战效率降低，导致军事行动无法顺利进行。提高智能感知织物的数据传输可靠性可以从多方面进行综合优化，可以选用高质量、高性能的传感器和电子元件，确保它们能够稳定、精确地采集和发送数据，也可以优化电路布局，采用先进的无线传输协议和频率，增强信号的抗干扰能力和传输距离。

因此，要不断加强技术研发和创新，提高智能感知织物的数据信息安全性、优化数据传输方案，确保信息的实时、准确传输。此外，建立完善的维护和管理体系也是至关重要的，以确保智能感知织物的长期稳定运行。

4 未来趋势与展望

技术进步将持续推动智能感知织物的性能提升。随着传感器技术、通信技术、数据处理等技术不断革新，智能感知织物将能够实现更高精度、更快速的数据采集和处理，这将使士兵能够更准确地感知战场环境，更迅速地做出决策，从而提升作战效能。战场需求的变化也将推动智能感知织物的发展。未来战场将呈现多域联合作战、信息空间不断扩大等特点，对智能感知织物的要求也将更加多样化和复杂化。智能感知织物需要能够适应各种恶劣环境，具备更强的耐用性和可靠性;同时，还需要能够与其他军事系统进行无缝对接，实现信息的共享和协同。未来智能感知织物在军事领域的应用将更加广泛和多样化。随着人工智能和大数据分析等技术的不断进步，智能感知织物将与其结合，使得织物能够对收集的数据进行更深入地挖掘，从而赋予织物更强大的感知能力，使其能够更准确地感知和响应外部环境的变化。此外，人工智能技术也能使智能感知织物与用户进行智能交互，通过声音、振动或其他方式为用户提供反馈。当士兵的运动体态出现错误时，智能感知织物可以通过振动提醒士兵调整运动姿势或强度。智能感知织物将成为提升军队作战能力、保障士兵生命安全的重要力量。

5 结 论

本文综述了纺织基应变传感器、纺织基压力传感器、纺织基温度传感器、纺织基湿度传感器的制备方式及传感机理，因其柔软轻薄、舒适透气并可以大面积监测等特性，在军事领域展现出广泛的应用前景。智能感知织物能够实时准确地监测士兵的生理状态、作战环境等信息，为作战士兵的安全提供强有力的支撑。

智能感知织物在军事领域的应用过程中也伴随着挑战与问题，包括数据信息的安全性、耐洗性和稳定性，以及数据传输的可靠性等方面。随着纺织技术的进步和智能科技的不断发展，智能感知织物将在材料、功能、结构等方面实现更多的创新。它们不仅会更加轻薄、柔软、舒适，而且能够集成更多的传感器和智能元件，从而实现更精准、更全面的感知和监测。

参考文献：

［1］LU H J， ZHANG Y， ZHU M J， et al. Intelligent perceptual textiles based on ionic-conductive and strong silk fibers［J］. Nature Communications， 2024， 15（1）： 3289.

［2］YIN Y L， GUO C， LI H， et al. The progress of research into flexible sensors in the field of smart wearables［J］. Sensors， 2022， 22（14）： 5089.

［3］于清华. MXene基纺织结构柔性力学传感器的构筑及其性能研究［D］. 上海： 东华大学， 2023.

YU Q H. Construction and Performance of MXene-Based Textile-Structured Flexible Force Sensors［D］. Shanghai： Donghua University， 2023.

［4］王建， 张蕊， 郑莹莹， 等. 二维过渡金属碳/氮化合物基柔性纺织压力传感器的研究进展［J/OL］. 纺织学报， 2024： 10.13475/j.fzxb.20230605002.

WANG J， ZHANG R， ZHENG Y Y， et al. Research progress of flexible textile pressure sensor based on MXene［J/OL］. Journal of Textile Research， 2024： 10.13475/j.fzxb.20230605002.

［5］闫宗瑶， 刘建勇， 方子鑫. 柔性温度传感器的加工及在纺织领域的应用［J］. 针织工业， 2021（10）： 71-75.

YAN Z Y， LIU J Y， FANG Z X. Processing of flexible temperature sensor and its application in textile field［J］. Knitting Industries， 2021（10）： 71-75.

［6］YANG Y M， LOU J Q， QI D， et al. Flexible and transparent humidity sensors based on hyperbranched poly（ionic liquid）s for wearable sensing［J］. Sensors and Actuators B： Chemical， 2024（404）： 135267.

［7］LEE S. Polypyrrole-wool composite with electrical heating properties fabricated via layer-by-layer method［J］. Scientific Reports， 2024， 14（1）： 3883-3893.

［8］房翔敏， 曲丽君， 田明伟. 自供电纺织基柔性应变传感器研究进展［J］. 丝绸， 2022， 59（8）： 36-47.

FANG X M， QU L J， TIAN M W. Research progress of self-powered textile-based flexible stress sensors［J］. Journal of Silk， 2022， 59（8）： 36-47.

［9］WEI C J， ZHOU H W， WANG Z， et al. Transient flexible multimodal sensors based on degradable fibrous nanocomposite mats for monitoring strain， temperature， and humidity［J］. ACS Applied Polymer Materials， 2024， 6（7）： 4014-4024.

［10］周珍卉， 包肖婧， 范强， 等. 智能可穿戴柔性可拉伸应变传感器的研究进展［J］. 纺织科学与工程学报， 2022， 39（3）： 96-101.

ZHOU Z H， BAO X J， FAN Q， et al. Research progress of smart wearable flexible stretchable strain sensor［J］. Journal of Textile Science and Engineering， 2022， 39（3）： 96-101.

［11］LIU L， HUI P X， LIU F， et al. Highly sensitive strain sensor with aligned fibrous base and patterned biphasicmetal sensing layer［J］. Journal of Donghua University （English Edition）， 2024， 41（1）： 1-7.

［12］艾靓雯， 卢东星， 廖师琴， 等. 基于原位冷冻界面聚合法的纱线传感器制备及其应变传感性能［J］. 纺织学报， 2024， 45（1）： 74-82.

AI J W， LU D X， LIAO S Q， et al. Preparation and strain sensing properties of yarn sensor prepared by in-situ freezing interfacial polymerization［J］. Journal of Textile Research， 2024， 45（1）： 74-82.

［13］PENG K， YU T Y， WU P， et al. Piezoresistive porous composites with triply periodic minimal surface structures prepared by self-resistance electric heating and 3D printing［J］. Sensors， 2024， 24（7）： 2184.

［14］XING L， LI L Z， LIU Y， et al. Highly stretchable GR/TPU strain sensor based on one-step electrospun fibrous yarns for wearable devices［J］. Journal of Materials Chemistry A， 2024， 12（18）： 10905-10912.

［15］徐锦琳. 织物基图案化导电矩阵的自组装成型及传感器应用［D］. 无锡： 江南大学， 2023.

XU J L. Self-assembly Forming of Patterned Conductive Matrix on Fabric Base and Application of Sensor［D］. Wuxi： Jiangnan University， 2023.

［16］WANG X， LIU X H， GE X， et al. Superior sensitive， high-tensile flexible fabric film strain sensor［J］. Composites Part A： Applied Science and Manufacturing， 2023（172）： 107610.

［17］张欣欣， 卢东星， 王清清， 等. 变化蜂巢织物基压力传感器的制备及性能研究［J］. 棉纺织技术， 2024， 52（5）： 29-34.

ZHANG X X， LU D X， WANG Q Q， et al. Preparation and performance study of pressure sensors based on changing honeycomb fabric［J］. Cotton Textile Technology， 2024， 52（5）： 29-34.

［18］张茄林， 王晓. 基于粒度梯度的MXene复合棉织物压力传感器开发及应用研究［J］. 电子元件与材料， 2024， 43（1）： 23-32.

ZHANG J L， WANG X. Development and application of pressure sensors based on MXene composite cotton fabrics with graded particle size［J］. Electronic Components and Materials， 2024， 43（1）： 23-32.

［19］SONG H Q， NIE B D， ZHU Y H， et al. Flexible grid graphene electrothermal films for realtime monitoring applications［J］. Langmuir， 2024， 40（13）： 6940-6948.

［20］LI N， WANG Q Q， SHEN C， et al. Large-scale flexible and transparent electronics based on monolayer molybdenum disulfide field-effect transistors［J］. Nature Electronics， 2020， 3（11）： 711-717.

［21］ZHOU Z H， TAN W， CAI J， et al. Wearable 3-D meshed textile pressure sensor for physiological signal montoring［J］. IEEE Sensors Journal， 2024， 24（6）： 7530-7536.

［22］GU M X， ZHOU X， SHEN J N， et al. High-sensitivity， ultrawide linear range， antibacterial textile pressure sensor based on chitosan/MXene hierarchical architecture［J］. iScience， 2024， 27（4）： 109481.

［23］刘嘉琪， 汪宇佳， 王胜男， 等. 蚕丝基柔性压力传感器的制备及其性能研究［J］. 丝绸， 2024， 61（4）： 34-42.

LIU J Q， WANG Y J， WANG S N， et al. Study on the preparation and performance of silk-based flexible pressure sensors［J］. Journal of Silk， 2024， 61（4）： 34-42.

［24］杨景铄. 柔性温度传感器的研究与制备［D］. 桂林： 广西师范大学， 2022.

YANG J S. Research and Preparation of Flexible Temperature Sensors［D］. Guilin： Guangxi Normal University， 2022.

［25］PENG H K， SHI Y Y， YU Y， et al. Temperature/pressure dual-mode flexible sensors： PP nonwoven-based and low-temperature polymerized with pyrrole［J］. Fibers and Polymers， 2024（25）： 901-912.

［26］JIAO X Y， XU L L， SUN X Y， et al. Single-wall carbon nanotube fiber non-woven fabrics with a high electrothermal heating response［J］. Nano Research， 2024， 17（6）： 5621-5628.

［27］ZHANG L S， BAIMA M， ANDREW T L. Transforming commercial textiles and threads into sewable and wearable electric heaters［J］. ACS Applied Materials amp; Interfaces， 2017， 9（37）： 32299-32307.

［28］YANG J， LEE J H， LIM T， et al. Wearable temperature sensor with moisture resistance based on MXene-embedded fiber［J］. Aip Advances， 2024（14）： 015147.

［29］BAN J L， LU Y， LU J， et al. Highly sensitive stretchable fiber-based temperature sensor enhanced by surface-chemically modified silver nanowires［J］. Chemical Engineering Journal， 2024（482）： 148772.

［30］PAN M X， ZHOU J M， WENG S C， et al. Flexible chitosan-based capacitive humidity sensors for respiratory monitoring［J］. Sensors， 2024， 24（5）： 1352.

［31］WANG Y K， HU C， LI Z X， et al. A fast response humidity sensor based on MXene-SWCNTs for the monitoring of respiration［J］. Sensors and Actuators B： Chemical， 2024（410）： 135655.

［32］YANG J L， RONG L M， HUANG W X， et al. Flame-retardant， flexible， and breathable smart humidity sensing fabrics based on hydrogels for respiratory monitoring and non-contact sensing［J］. VIEW， 2023， 4（4）： 20220060.

［33］路嘉林， 薛严冰， 鞠艳杰， 等. 纺织基底无芯片RFID湿度传感器［J］. 微波学报， 2021， 37（4）： 71-77.

LU J L， XUE Y B， JU Y J， et al. Chipless RFID humidity sensor based on textile substrate［J］. Journal of Microwaves， 2021， 37（4）： 71-77.

［34］张诚， 温晓钰， 许君， 等. 智能服装呼吸监测光纤织物传感器［J］. 激光与光电子学进展， 2023， 60（13）： 52-59.

ZHANG C， WEN X Y， XU J， et al. Respiratory monitoring fiber optic fabric sensor for smart clothing［J］. Laser amp; Optoelectronics Progress， 2023， 60（13）： 52-59.

［35］HE Y F， LIU Q J， TUAN M W， et al. Highly conductive and elastic multi-responsive phase change smart fiber and textile［J］. Composites Communications， 2023（44）： 101772.

［36］ZHANG Y H， SHEN G D， LAM S S， et al. A waste textiles-based multilayer composite fabric with superior electromagnetic shielding， infrared stealth and flame retardance for military applications［J］. Chemical Engineering Journal， 2023（471）： 144679.

［37］JIANG C H Z， LAI C L， XU B G， et al. Fabric-rebound triboelectric nanogenerators with loops and layered structures for energy harvesting and intelligent wireless monitoring of human motions［J］. Nano Energy， 2021（93）： 106807.

［38］VU C， KIM J. Muscle activity monitoring with fabric stretch sensors［J］. Fibers and Polymers， 2017（18）： 1931-1937.

［39］LU D X， LIAO S Q， CHU Y， et al. Highly durable and fast response fabric strain sensor for movement monitoring under extreme conditions［J］. Advanced Fiber Materials， 2022（5）： 223-234.

Application of intelligent sensing fabrics in the military field

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

SUN Jishu， TIAN Mingwei， LI Yutian

（College of Textile amp; Clothing， Qingdao University， Qingdao 266071， China）

Abstract： The evolution of clothing towards functionalization and intelligence has led to increasing attention on wearable smart garments. In modern military combat systems， the smart sensing fabric plays crucial role in soldiers’ combat attire. It possesses characteristics of perception， feedback， response， as well as the softness and wearability of textiles. This enables it to detect changes in the external environment and make corresponding adjustments to meet specific needs. In the military field， smart sensing fabrics can more comfortably and safely monitor soldiers’ health status while playing an important role in battlefield information perception， combat command， and other aspects. It can monitor soldiers’ physiological states， environmental changes， and battlefield situations in a real-time manner， providing commanders with timely and accurate information support to enhance soldiers’ survivability and combat effectiveness.

The smart sensing fabric integrates various types of sensors with fabric substrates to perceive and monitor various physical or environmental parameters， converting them into readable electrical signals. Featureing excellent flexibility， stretchability， and wearability， it is able to conform to various human body curves and irregular shapes， meeting the demands of different application scenarios， especially suitable for scenarios requiring flexible measurement of strain or pressure. This article systematically reviews the research progress in recent years on textile-based strain sensors， pressure sensors， temperature sensors and humidity sensors， and the application of smart sensing textiles in military equipment. It also analyzes issues such as data security， washability， stability， and reliability of data transmission. Therefore， the smart sensing fabric demonstrates tremendous development potential and diverse applications in the military equipment field， such as monitoring soldiers’ physiological states， battlefield environments， and movement postures.

As textile technology advances and intelligent technologies continue to evolve， smart sensing fabrics will achieve more innovations in materials， functions， and structures. They will not only become lighter， softer， and more comfortable but also integrate more sensors and intelligent components for more precise and comprehensive perception and monitoring.

Key words： intelligently sensing fabrics; strain sensor; pressure sensor; temperature sensor; humidity sensor; military application