12月10日，根據(jù)材料領(lǐng)域期刊《Advanced Materials》顯示，香港城市大學(xué)于欣格教授、西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院楊志惠教授團(tuán)隊(duì)基于軍蟻巢動(dòng)態(tài)適應(yīng)環(huán)境變化的啟發(fā)，設(shè)計(jì)研發(fā)出新型智能紡織品（ANT），該紡織品能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)環(huán)境變化，能夠感知并響應(yīng)紫外線強(qiáng)度、汗液pH值和溫度等信號(hào)。

      據(jù)悉，該新型智能紡織品采用羊毛纖維作為原料，通過工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)化平紋針織機(jī)精細(xì)編織成具有特殊結(jié)構(gòu)的織物，并經(jīng)過等離子體處理以增強(qiáng)親水性和吸汗能力。新型智能紡織品（ANT）采用了不對(duì)稱編織結(jié)構(gòu)，在吸水后能快速變形，提高空氣透氣性，有效散熱。同時(shí)，色敏傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)測并反映環(huán)境溫度、紫外線強(qiáng)度和汗液pH值，提供即時(shí)健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

圖1：受行軍蟻巢熱調(diào)節(jié)行為啟發(fā)的智能自適應(yīng)紡物設(shè)計(jì)。a，b）行軍蟻（E. hamatum）巢的照片，通過活蟻?zhàn)プ□乒?jié)爪子相連構(gòu)成。圖片由Daniel Kronauer授權(quán)使用。c）行軍蟻巢的熱自適應(yīng)行為示意圖，包括巢的結(jié)構(gòu)變化和遷移，以及將行軍蟻巢的熱適應(yīng)行為融入到ANT設(shè)計(jì)中的靈感。d，e）濕潤后ANT與商業(yè)紡織品之間尺寸響應(yīng)和空氣透過性（µair）的比較。f）ANT的特點(diǎn)示意圖以及由ANT制備的熱自適應(yīng)服裝原型。
      在對(duì)比實(shí)驗(yàn)過程中，通過數(shù)據(jù)對(duì)比了新型智能紡織品（ANT）與商業(yè)紡織品在濕潤后的尺寸響應(yīng)和透氣性變化。在尺寸響應(yīng)方面，可看出新型智能紡織品（ANT） 在濕潤后結(jié)構(gòu)變化明顯，而商業(yè)紡織品變化不顯著；透氣性上，新型智能紡織品（ANT）在濕潤后可能具有更好的透氣性能，這體現(xiàn)了新型智能紡織品（ANT）在結(jié)構(gòu)適應(yīng)性上相對(duì)于商業(yè)紡織品的優(yōu)勢，表明其能更好地適應(yīng)因出汗導(dǎo)致的濕潤環(huán)境，進(jìn)而有效調(diào)節(jié)散熱。 圖2：羊毛纖維和紗線通過吸水引起可逆結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。a）羊毛紗線結(jié)構(gòu)變化原理。b）羊毛纖維在潮濕（浸入人工汗液中1分鐘）和干燥條件（相對(duì)濕度60%，在環(huán)境中調(diào)節(jié)24小時(shí)）下的顯微圖像。c）羊毛纖維的模擬應(yīng)變分布。d）羊毛紗線在濕潤（含水量100%）和干燥條件（含水量0%）下的顯微圖像。e）羊毛紗線的模擬應(yīng)變分布。f）在干燥-濕潤循環(huán)過程中羊毛纖維和紗線的循環(huán)拉伸變形。g）不同含水量下扭轉(zhuǎn)角度與紗線直徑之間的關(guān)系。h）濕潤和干燥紗線的應(yīng)力-應(yīng)變和扭轉(zhuǎn)角度-應(yīng)變曲線。i，j）羊毛纖維等離子處理的示意圖。k）等離子處理前后羊毛織物的照片和相應(yīng)的掃描電子顯微鏡圖像。l）等離子處理持續(xù)時(shí)間對(duì)吸水率的影響。m）不同等離子處理時(shí)間后羊毛織物的傅立葉變換紅外光譜。 圖4：ANT的健康相關(guān)信號(hào)檢測能力。a）ANT在各種真實(shí)環(huán)境中（包括室內(nèi)和室外環(huán)境）下的顏色響應(yīng)。AC = 空調(diào)。b，c）展示開發(fā)的智能手機(jī)應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序提供傳感數(shù)值和反饋給用戶。d–f）在各種實(shí)驗(yàn)條件下，ANT與pH、紫外線和溫度比色傳感器集成的可見光譜反射曲線。g）經(jīng)過洗滌測試后，ANT的可見光譜反射曲線。h）pH、紫外線和溫度傳感器在不同條件下顏色變化的照片。i）關(guān)于pH、紫外線和溫度傳感器顏色變化的耐久循環(huán)測試 圖5：ANT在穿戴試驗(yàn)中的展示。a）穿戴試驗(yàn)示意圖與無線溫度傳感器的布置圖。b）試驗(yàn)期間記錄覆蓋ANT和控制物的心率、跑步速度和皮膚表面溫度。c）對(duì)比ANT比色傳感器和實(shí)驗(yàn)室測試汗液pH和溫度的結(jié)果。d）穿戴試驗(yàn)前后比色傳感器的色彩響應(yīng)對(duì)比。e）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)控制組和ANT袖口的熱成像圖片。f）穿戴試驗(yàn)前后袖口在不同方面的結(jié)構(gòu)變化對(duì)比。
一、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與性能提升
      通過模仿軍蟻巢的適應(yīng)性行為，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了ANT這一新型智能紡織品。ANT不僅具有獨(dú)特的不對(duì)稱編織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)溫控功能，還集成了多種色敏傳感器，實(shí)現(xiàn)了健康監(jiān)測預(yù)警功能。這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)顯著提升了ANT的性能和應(yīng)用價(jià)值。ANT在吸水后空氣透氣性提高20%，散熱效果顯著提升；色敏傳感器響應(yīng)速度快且準(zhǔn)確度高。
二、應(yīng)用前景廣闊
      ANT作為一種集智能溫控與醫(yī)療健康監(jiān)測功能于一體的新型紡織品，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。它可以應(yīng)用于智能服裝、運(yùn)動(dòng)裝備等領(lǐng)域，為用戶提供更加舒適、便捷、安全的穿戴體驗(yàn)；同時(shí)，在醫(yī)療健康監(jiān)測方面也具有重要價(jià)值，能夠幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)防潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。
      ANT為柔性電子領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的思路和方向，其創(chuàng)新設(shè)計(jì)和卓越性能為智能溫控與醫(yī)療健康監(jiān)測領(lǐng)域帶來了革命性的變化。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，ANT有望成為未來智能穿戴設(shè)備的重要組成部分，為人們的生活帶來更多便利和安全。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202406798