汗水浸透的运动服能发电？户外暴晒的衣服还能预警极端天气？东华大学科研团队在《Engineering》发表的最新成果，让科幻场景走进现实。他们开发的柔性热电纺织材料，透气性超过600毫米/秒，拉伸率达120%，能通过人体与环境温差自主发电，并实时监测呼吸、运动甚至阳光强度，为可穿戴设备按下“去电池化”加速键。

给布料穿“导电外衣”：温差发电破解供电难题
传统智能手环、健康监测仪依赖笨重电池或频繁充电，极大限制穿戴舒适性。研究团队另辟蹊径，利用碳纳米管（CNT）和导电高分子材料，通过浸渍法给棉质针织布料穿上“导电外衣”——用PEDOT:PSS溶液制备p型热电层，油胺修饰形成n型热电层。这种“织物半导体”能将人体与环境温差直接转化为电能，如同“布料版温差发电机”。实验显示，佩戴于手腕时，布料在3℃温差下可稳定输出1.17毫伏电压，足够驱动呼吸监测传感器。

手机APP秒变健康管家：从呼吸异常到高温预警
研究团队将8组热电布料串联，集成蓝牙模块制成无线传感系统。当布料缝入口罩内侧，呼气时鼻端温度上升产生0.8毫伏信号，吸气时归零，通过手机APP生成呼吸曲线（如图3f）。测试中，系统成功捕捉呼吸暂停的60秒“信号黑洞”，为睡眠呼吸暂停预警提供可能。更巧妙的是，布料表面覆盖的聚乙烯氧化物（PEO）纳米纤维膜，可反射90%阳光并增强辐射散热，使穿戴者在烈日下保持体感凉爽，同时通过温差变化实时测算光照强度，在APP生成紫外线风险提示。

运动员的“隐形教练”：抗干扰技术破解户外监测困局
户外运动中，肢体拉伸与阳光照射产生的信号常互相干扰。团队利用针织布料力学各向异性特性——横向拉伸时电阻稳定，纵向拉伸时电阻骤降——设计出“信号解耦算法”。将布料缝入篮球运动员护腕后，系统成功区分手腕弯曲动作与阳光照射的影响，精准记录运球次数（如图5e）。实验数据显示，横向拉伸50%时电阻波动小于5%，而纵向拉伸50%时电阻下降超60%，这种“智能筛网”效应使动作捕捉误差低于3%。

未来挑战：极端天气下的“感官失灵”
尽管技术突破显著，研究指出局限：当阳光强度超过2200W/m²（相当于上海盛夏正午）时，系统监测误差上升12%；布料在暴雨环境中因纤维吸水导致导电性骤降。这如同“智能手表遇水失灵”，仍需材料科学与环境工程的协同攻关。目前，该技术已在我国某运动品牌智能服装中试点，团队正联合气象部门开发“分布式织物传感网络”，目标是将千万件智能衣物变为城市级环境监测节点。

正如论文所述：“当每一针棉线都能感知世界，可穿戴技术将重新定义人机交互的边界。”这项突破不仅让衣物变身“贴身健康管家”，更为零功耗物联网打开新可能。

来源: Engineering