12月10日，根据材料领域期刊《Advanced Materials》显示，香港城市大学于欣格教授、西南医科大学附属医院杨志惠教授团队基于军蚁巢动态适应环境变化的启发，设计研发出新型智能纺织品（ANT），该纺织品能够动态适应环境变化，能够感知并响应紫外线强度、汗液pH值和温度等信号。
据悉，该新型智能纺织品采用羊毛纤维作为原料，通过工业级计算机化平纹针织机精细编织成具有特殊结构的织物，并经过等离子体处理以增强亲水性和吸汗能力。新型智能纺织品（ANT）采用了不对称编织结构，在吸水后能快速变形，提高空气透气性，有效散热。同时，色敏传感器能实时监测并反映环境温度、紫外线强度和汗液pH值，提供即时健康风险预警。
图1：受行军蚁巢热调节行为启发的智能自适应纺物设计。a，b）行军蚁（E. hamatum）巢的照片，通过活蚁抓住跗节爪子相连构成。图片由Daniel Kronauer授权使用。c）行军蚁巢的热自适应行为示意图，包括巢的结构变化和迁移，以及将行军蚁巢的热适应行为融入到ANT设计中的灵感。d，e）湿润后ANT与商业纺织品之间尺寸响应和空气透过性（µair）的比较。f）ANT的特点示意图以及由ANT制备的热自适应服装原型。
在对比实验过程中，通过数据对比了新型智能纺织品（ANT）与商业纺织品在湿润后的尺寸响应和透气性变化。在尺寸响应方面，可看出新型智能纺织品（ANT） 在湿润后结构变化明显，而商业纺织品变化不显著；透气性上，新型智能纺织品（ANT）在湿润后可能具有更好的透气性能，这体现了新型智能纺织品（ANT）在结构适应性上相对于商业纺织品的优势，表明其能更好地适应因出汗导致的湿润环境，进而有效调节散热。
图2：羊毛纤维和纱线通过吸水引起可逆结构转变。a）羊毛纱线结构变化原理。b）羊毛纤维在潮湿（浸入人工汗液中1分钟）和干燥条件（相对湿度60%，在环境中调节24小时）下的显微图像。c）羊毛纤维的模拟应变分布。d）羊毛纱线在湿润（含水量100%）和干燥条件（含水量0%）下的显微图像。e）羊毛纱线的模拟应变分布。f）在干燥-湿润循环过程中羊毛纤维和纱线的循环拉伸变形。g）不同含水量下扭转角度与纱线直径之间的关系。h）湿润和干燥纱线的应力-应变和扭转角度-应变曲线。i，j）羊毛纤维等离子处理的示意图。k）等离子处理前后羊毛织物的照片和相应的扫描电子显微镜图像。l）等离子处理持续时间对吸水率的影响。m）不同等离子处理时间后羊毛织物的傅立叶变换红外光谱。
图3：ANT的结构设计考虑。a）在干燥-湿润循环中，普通结构和改进结构的尺寸响应比较。b）在实际应用中观察到的普通结构和改进结构的不同结构变化示意图。c）在不同含水量下，普通结构和改进结构在水平和垂直方向的作用应变。d）在干燥-湿润循环测试期间织物尺寸的变化。e）含水量增加时ANT的空气透过性（µair）变化。f）在不同含水量下，ANT平均孔面积的变化，n = 15。g和h）在湿润（含水100%）和干燥条件（21°C和相对湿度60%，在环境中调节24小时）下，织物孔隙率和辐射透射率的变化。
图4：ANT的健康相关信号检测能力。a）ANT在各种真实环境中（包括室内和室外环境）下的颜色响应。AC = 空调。b，c）展示开发的智能手机应用程序，该应用程序提供传感数值和反馈给用户。d–f）在各种实验条件下，ANT与pH、紫外线和温度比色传感器集成的可见光谱反射曲线。g）经过洗涤测试后，ANT的可见光谱反射曲线。h）pH、紫外线和温度传感器在不同条件下颜色变化的照片。i）关于pH、紫外线和温度传感器颜色变化的耐久循环测试
图5：ANT在穿戴试验中的展示。a）穿戴试验示意图与无线温度传感器的布置图。b）试验期间记录覆盖ANT和控制物的心率、跑步速度和皮肤表面温度。c）对比ANT比色传感器和实验室测试汗液pH和温度的结果。d）穿戴试验前后比色传感器的色彩响应对比。e）实验结束时对控制组和ANT袖口的热成像图片。f）穿戴试验前后袖口在不同方面的结构变化对比。
一、创新设计与性能提升
通过模仿军蚁巢的适应性行为，创新性地设计了ANT这一新型智能纺织品。ANT不仅具有独特的不对称编织结构，实现了动态温控功能，还集成了多种色敏传感器，实现了健康监测预警功能。这些创新设计显著提升了ANT的性能和应用价值。ANT在吸水后空气透气性提高20%，散热效果显著提升；色敏传感器响应速度快且准确度高。
二、应用前景广阔
ANT作为一种集智能温控与医疗健康监测功能于一体的新型纺织品，具有广阔的市场应用前景。它可以应用于智能服装、运动装备等领域，为用户提供更加舒适、便捷、安全的穿戴体验；同时，在医疗健康监测方面也具有重要价值，能够帮助用户及时发现并预防潜在的健康风险。
ANT为柔性电子领域的发展提供了新的思路和方向，其创新设计和卓越性能为智能温控与医疗健康监测领域带来了革命性的变化。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，ANT有望成为未来智能穿戴设备的重要组成部分，为人们的生活带来更多便利和安全。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202406798
来源：蓝胖子i纺织、NTMT纺织新材料、网络
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