可穿戴电子设备及柔性传感器等在智能衣物领域的潜在广泛应用吸引了大量关注，目前主要的柔性应变传感集中在了延展弹性材料电阻或电容的变化上，这往往带来传感稳定性的问题而且需要复杂的传感制备方法，如3D打印或多层组装。

北京服装学院刘继广教授团队在揭示了导电纤维织物电性能变化机理的基础上，发展出可裁剪的纯布基柔性传感材料，极大方便了高灵敏可穿戴柔性传感器的制备，经北服材料院与信工、文理和服饰多个学院共同合作研究，导电织物以遥控手指套、传感鞋垫为例显示出高灵敏性和宽测量范围。文章揭示的传感理论在指导各种导电传感织物的制作方面具有广泛的普适性。该文章以题为“A Conductive Bamboo Fabric with Controllable Resistance for Tailoring Wearable Sensors”于2022年6月发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，该论文的第一作者为北服材料院李梦浩和王宇鑫，刘继广教授为通讯作者。

图1.织物电阻变化机理及应用图

该论文首先在颗粒自组装的基础上发展了导电竹纤维织物，该纤维织物具有耐水洗和高导电性，在9V电压下，可直接点亮LED灯。研究表明纤维织物之间的导电和传感机理明显不同于柔性膜材料，它们遵循着织物结构紧密相关的导电性构建规律和电阻变化指数衰减规律。即便在进行防水膜处理后这种规律也不会变化，为传感实用化铺平了道路。

经过对织物不同受力方式电阻变化的机理研究，对导电织物进行裁剪制成指套（图2a），如用电压的变化(DV)来表示导电性变化，以电压变化前后的差值作为输出信号，当手指弯曲时，指套拉伸导致电阻减小和电压信号增加。当手指伸直时，由于力消失，指套恢复从而信号返回。输出信号可以准确、快速地反映人手指的弯曲程度，当执行指套的重复弯曲测试时，手指围绕选定的输出信号值振动，响应时间小于0.1 s（图2b）。当用这个指套遥控机械手时，人的食指弯曲时，机械手的相应手指接收到信号并快速重复相同的动作，而其他部分保持不动（图2d）。当人的食指和中指同时弯曲时，机械手的相应两根手指同时弯曲而其它部分不动（图2e），因此裁剪制作的传感指套具有高度灵敏性。

图2.通过感知指套实现机械手手指的远程操作

经过对织物压力传感的机理研究，导电织物可实现高灵敏压力传感。将织物直接裁剪成鞋垫，可以用于检测行走时的足部受力情况，在鞋垫上分别固定四个测量点，以在测量中分别匹配人的脚跟、外侧足底、外侧前足和内侧前足。当脚踩在织物上时，测量点上的Rv立即下降，下降值（DV）随着脚部的不同动作而不断变化，响应时间小于 0.1秒。根据这些数值可以实现对人体重心转移的监测和足部受力点受力时间长短的监控，这为人体运动监测提供了极好的方案。在用聚合物涂覆以获得防水性能后，传感鞋垫仍然非常柔软。进一步通过数据传输实现了在计算机屏幕上的直接显示，视频显示测量点的明亮变化及其点亮顺序显示着人体重心的快速转移，这种信号的变化非常灵敏而快速，为其走向真正实用智能可穿戴迈出了坚实的一步。

图3.用于检测足部动作的防水传感鞋垫

其它传感纤维和织物的研究也显示出同样特征，新的导电纤维织物的传感内容正在研究并取得了快速进展，这些内容也将不久公布，目前已经申请多项专利。该研究内容为智能可穿戴的快速发展提供了新的路线，特别是适用于在服装领域的智能传感。