近几年，人工智能发展进入新阶段。特别是在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征。围绕教育、医疗、养老等迫切民生需求，加快人工智能创新应用为人工智能的发展重点，其中研发柔性可穿戴的生理监测系统是智能医疗、健康和养老的重要课题[1]。

纺织集合体具有多维多尺度结构、轻质低模量、高柔性及弹性、低成本及结构多元多维化、高亲肤性等特点，在智能医疗、健康和养老的柔性智能可穿戴领域具有独特优势。与智能手环、智能眼镜等可穿戴设备相比较，纺织基柔性智能可穿戴设备可与服装无缝连接，实现一体化设计和应用。例如，智能可穿戴在养老医疗领域的应用设想[2]，智能服装(E-textile)借助智能传感器及大数据传输系统对老年人的健康进行实时监测和疾病预防，例如贴身的智能服装(E-textile)等可检测老人的体温、心跳、脉搏、血压、血糖等生命体征指标，智能床单可检测老人睡眠时间、睡姿等信号，上述信号可实时反馈给社区医院对老年人健康进行记录、检测和治疗。

力学传感器是一种可将特定力学信息(压缩、弯曲、拉伸、扭转等)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。一般由力学敏感元件、转换元件、基本电路3部分组成。力学敏感元件感受力学信息后被测量，转换元件将响应的被测量转换成电参量，基本电路把电参量接入电路转换成电量，输出至显示器、记录设备或数据处理。

纺织基力学传感器按照敏感元件的工作原理可分为电阻式传感器和电容式传感器；根据传感器形态可分为一维纤维状、二维织物状传感器；根据被测量的力学信号，传感器可分为压力式传感器和应变传感器。

1.选用的电器所允许的最高的工作电压应该高于该回路的最高运行电，而且选用的电器以及导体长期的允许电流应该比该回路的最大持续工作电路要大，此外，配电装置的绝缘水平应该符合国家的相关标准。

机织、非织造、静电纺纳米膜结构在传感器领域也有研究。例如，以涤纶机织物为原料，利用喷涂辅助技术将碳纳米管/石墨烯杂化碳材料沉积在机织物表面，再原位生长氧化锌纳米线，并组装成弯曲应力电阻式传感器，结果表明，纺织基传感器的灵敏系数(7.64)优于平面薄膜基传感器[21]。研究人员[22]制备了同步检测压力/拉伸运动的电阻式传感器，可监测人体运动和生命体征并以二维力学图显示，以氨纶编织的弹力绳为原料，在其表面原位生成银纳米颗粒后，再在其表面涂覆绝缘弹性体。弹力绳交织形成的二维机织物可检测人体颈部扭转、手指弯曲、脉搏等。此外，采用简单的浸渍涂敷法在无纺布表面沉积氧化石墨烯，经还原制备导电石墨烯无纺布，试样的最小电阻值为600 Ω。对组装电阻式传感器的拉伸、弯曲和压缩传感特性进行测试，其应变灵敏系数为7.1，最高灵敏度为0.057 kPa-1，并测试了其检测手指、肘、膝盖等大形变响应和脉搏、心跳等微形变响应[23]。进一步，采用静电纺丝制备大批量聚氨酯纳米纤维膜，通过溶液涂层技术在纳米膜表面沉积PEDOT导电材料，制备具有高导电性能(30～200 S/m)的纳米膜，所组装的电阻式应变传感器具有理想的耐久性和灵敏度[24]。研究人员以不同组织结构的蚕丝织物为模板，构筑具有不同微结构的PDMS膜，降低了生产成本和加工工艺。在PDMS膜上沉积单壁碳纳米管进一步提高其传感性能，灵敏度达到1.80 kPa-1、最小压力检测限低至0.6 Pa、响应时间小于10 ms、循环稳定性超过67 500圈。该传感器可准确地监测蚂蚁和蜜蜂等小昆虫重量、人发出不同单词时的声带振动以及正常人和孕妇的脉搏[25]。

1 纺织基电阻式力学传感器

电阻式传感器是应用最广泛的传感器之一，纺织基柔性电阻式传感器是一类以纺织品为基体的新型柔性电阻式传感器，利用导电纺织品的压阻效应制作成敏感元件，测量微小的力、力矩、压力、加速度、质量等参数。灵敏系数(gauge factor)用于表征纺织基电阻式力学传感器的灵敏度，由k0=ΔR/(Rε)可得，其中：ΔR/R为电阻变化量，ε为形变量。目前，纺织基电阻式力学传感器主要形态结构为一维纤维状、二维织物状传感器。

1.1 一维纤维状电阻式力学传感器

共24521份标本进行核酸检验，经检验发现24521份标本为HBsAg酶免疫检测阴性，10份标本为单试剂阳性。52份标本经核酸筛查为阳性，通过核酸检验证实38份标本为阳性，HBsAg检验确定阳性为2份。阳性检出率为21.20/万（52/2452），确认阳性率为16.31/万（40/24521）。在确认为阳性的40分标本中，HBsAg检测结果为单阳的为10份，经核算筛查则均为阳性，乙型肝炎病毒酶联免疫吸附试验漏诊率为12.23/万（30/24521）。经核算筛查及确定14份标本均为阳性，HBsAg筛查则均为阴性。

目前，用于纤维状电阻式传感器的导电纤维主要分为基体导电纤维和复合导电纤维2类。基体导电纤维主要以碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料为原料，通过纺丝加工制备高导电性的纤维。研究人员以碳纳米管阵列(CNT forest)为原料，通过牵伸加捻工艺制备碳纳米管纱线并组装成一维碳纳米管呼吸传感器，对微弱的气流进行响应，可准确识别人体呼气和吸气的电阻变化差异，具有较高的信噪比[3]。同样，以取向排列的碳纳米管经加捻纺纱，所得碳纳米管纱线沉积在100%预牵伸的高弹性硅胶基体上，预牵伸的硅胶基体可使碳纳米管纤维紧密接触，形成理想的导电通路；所制备的可穿戴碳纳米管电阻式应变传感器在大形变量(900%)时，仍可准确地检测人体活动生理信号[4]。此外，石墨烯中空纤维也用于电阻式应变传感器[5]，以铜丝为模板通过气相沉积法在铜丝表面生长石墨烯纳米层，经由蚀刻将铜丝去除后获得石墨烯中空纤维，再在石墨烯中空纤维表面涂层聚乙烯醇皮层，所制备皮芯结构的石墨烯复合纤维具有理想的伸长率(16%)和电导率(9.6×103 S/m)。所组装的电阻式应变传感器体现出理想的弯曲和拉伸传感特性，应变灵敏系数为5.02。

将导电材料通过表面接枝、原位聚合及涂层等复合至纤维表面也是导电纤维常用的制备途径，具有快速、简便、结构可控等特点。研究人员采用快速、低成本的迈耶棒涂层法在蚕丝表面涂层超薄石墨片以制备导电蚕丝纤维并组装为纤维状电阻式应变传感器，其应变灵敏系数为14.5，工作伸长率和循环次数分别可达15%和3 000次[9]。以涤纶长丝为基体[10]，在表面原位聚合聚噻吩导电聚合物而制备导电纤维，并在面料上缝纫成曲折和直线2种结构，体现出较灵敏的力学响应特性(灵敏系数约为1)，所组装的用户接口UI设备可响应手指的弯曲运动而识别手语。此外，通过熔融静电纺丝法制备了连续的束状弹性POE纳米纤维[11]，通过浸渍法将导电银纳米线在浓度梯度和毛细管张力的梯度下渗入到纳米纤维之间，构筑导电银纳米线/POE 纳米纤维束。经组装的电阻式应变传感器的工作应变范围为0～64%，灵敏系数最高可达13 920，可响应的最小应变为0.065%，发生应变和撤除应变的响应时间分别为10和15 ms。氨纶包芯纱因其高弹性及稳定性等优点在纤维状应力传感器领域受到广泛关注，Li等[12]制备了一种新型电阻式应力传感器包芯纱线，由普通氨纶长丝束为芯层，石墨烯/聚乙烯醇为导电皮层，通过层层自组装技术制备而成，该结构可增强传感器的感应特性，灵敏系数可达86.86，线性修正系数为0.97，可重复性误差仅为2.03%，低迟滞性9.08%。此外，以涤纶/氨纶包芯纱为基体[13]，研究人员在其表面等离子处理后接枝氧化石墨烯以制备纤维状应变传感器，因高弹性、皮层涤纶固定加捻方向等特点对拉伸、弯曲、扭转等动作体现出高灵敏度响应，拉伸变形的检测分辨率为0.2%，拉伸最大值可达100%，信号响应时间小于100 ms，可重复10 000次以上。

织物电阻式力学传感器可检测二维平面的形变，检测范围和应用更为广泛，针织结构因具有高弹和高回复性等特点，在纺织基传感器领域有广泛研究。例如，研究人员将炭黑和聚偏氟乙烯涂敷于针织物表面以制备高重复性和低迟滞性的脉搏监测传感器，其压力响应误差低于2%，迟滞回线偏差小于10%[16-17]。另外，以针织物为基体，研究人员通过表面浸渍及原位生长法在涤纶纤维表面生成纳米银粒子，分析了在应变条件下针织物线圈结构对导电通路的影响，构建电阻式应变传感器用于检测人体各种运动状态[18]。此外，以PEDOT∶PSS为导电相，聚氨酯为弹性基体[19]，通过湿法纺丝制备导电弹性纤维(25 S/m)，纤维伸长率至260%时纤维变为绝缘体说明达到其应变响应极限。通过针织加工制备针织弹性结构的电阻式应变传感器，不同的针织结构表现出不同的响应灵敏度和耐久性，灵敏度最高可达1。进一步，研究人员以尼龙/氨纶弹力针织物为基体[20]，表面涂覆氧化石墨烯并还原为导电弹性织物，测试了其应力应变传感特性，所组装的电阻式应力传感器的灵敏系数为18.5，可检测手腕旋转、手指弯曲等小形变人体运动。

复合导电纤维类主要是以长丝、单纱、股线和包芯纱等一维纤维纺织品为基体，通过共混纺丝、化学接枝、自组装等方法将各类导电材料复合到纤维内部和表面而制成的导电纤维。目前，用于纤维状电阻式传感器的导电材料主要有碳纳米材料、金属纳米材料和聚合物导电材料3大类。

通过上述分析可知，降低列车的速度、缩短列车切断牵引的时间、缩短列车施加制动的时间、提高列车的保障制动率均可优化列车的紧急制动距离。其中，列车的牵引切断时间、列车施加制动时间和列车的保障制动率均为列车固有参数，所以本节将重点分析列车的速度、车站停站时间对于正线追踪间隔的影响。

天然织物经高温热裂解碳化后呈现导电特性，再经封装后组装成柔性电阻式传感器。Wang等[26]通过高温热裂解法对蚕丝织物进行碳化后再进行封装即可制得柔性电阻式传感器。该传感器兼具宽应变检测范围(0～500%)，在0～250%和250%～500%应变范围内灵敏系数分别达9.6和37.5，且响应时间小于70 ms，循环性和耐用性能极佳。将该传感器贴服于人体皮肤或交织在服装上可实现对人体关节运动(比如慢跑、跳跃等)、脉搏、微表情、呼吸、声带发声等微弱运动的可穿戴式检测。棉织物[27-28]、人造纤维织物[29]等纺织品也经相似的方法制备了柔性传感器，为柔性可穿戴传感器的低成本、大规模制备提供了一条实用的途径。

翻转课堂教学可以解决上述问题，以学为本建设优质的在线开放课程，开启课程资源共享与应用模式，学生课下先学习老师提供的基础知识，如果有问题就可以记录下来，在课堂上由老师答疑或同学讨论来解决。翻转课堂通过把传统的课堂学习和线上学习的优势结合在一起，实现线上线下混合式教学，可以更好地加强面对面的互动，培养学生团结协作的能力，提高教学效果，开启学生深度学习，满足不同学生对象的学习需求[5]。

1.2 二维织物状电阻式力学传感器

通过共混纺丝制备的导电纤维具有导电性能稳定、耐水洗、可纺织加工性强等优点。弹性纤维(聚氨酯类、苯乙烯类)是传感器的理想基体，例如，研究人员以苯乙烯类热塑性弹性体(SBS)和银纳米线共混纺丝液经湿法纺丝制备导电纤维[6]，再经化学原位法在纤维表面生产银纳米颗粒，制备高电导率的导电纤维(2 450 S/cm)，应变检测最大伸长率达220%。所组装的纤维状电阻式应变传感器缝制在手套中可检测每个手指的弯曲信号，可应用于机器人、健康检测和可穿戴智能服装。此外，以聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)为弹性基体，少片层石墨烯微片为导电功能材料，通过湿法纺丝制备低比例石墨烯/聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)复合导电纤维(0.1 S/m)，所制备的弹性电阻式应力传感器具有广泛的应变测试范围(可达110%)，伸长率50%和100%所对应的灵敏系数分别为160和2 546[7]。另外，聚氨酯也作为弹性基体应用于传感器，以聚氨酯为基体，聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)为导电相，通过湿法纺丝制备了PEDOT∶PSS/聚氨酯复合导电纤维，导电渗流阈值为2.9%(电导率0.07 S/cm)，PEDOT∶PSS最高含量为25%，电导率达25 S/cm，该弹性导电纤维在伸长率低于100%时体现出理想的拉伸变形响应[8]。通过湿法纺丝所制备的复合导电纤维中基体与导电材料的位置已相对固定，对低形变量的传感响应比较灵敏，但对大形变量(大于100%)的响应会由于导电通路的断裂而无法准确感知，而且导电纤维中导电材料含量通常较高，影响纤维的整体力学性能。

纤维状电阻式传感器因具有一维结构、柔性可编织等特点，在响应拉伸、弯曲、扭转等运动信号时具有独特优势，可用于监测人体呼吸、脉搏、肢体运动等。具有优良传感特性的纤维状传感器需同时具有高导电性、基体高弹性及高灵敏性等性能；导电功能化主要通过共混纺丝、表面接枝等方法将导电材料复合至纤维内部或表面，基体高弹性的实现通过选取弹性纤维或包芯高弹纱为基体，高灵敏性则通过特殊的加工技术以实现高灵敏系数、低响应时间等要求。

本文根据不同的敏感元件综述了电阻式传感器和电容式传感器的研究现状，并对力学传感器的线性度、迟滞性、重复性、阈值、灵敏度、稳定性等静态特性进行分析和比较。结合近几年在一维纤维状、二维织物柔性力学传感器在人体运动、体征检测等领域的研究，对纺织基电阻式力学传感器、电容式力学传感器的构筑、性能及应用进行分类、综述和分析，并对纺织基力学传感器的发展进行了展望。

上述表面处理的导电纤维拉伸变形响应的最大范围均不超过100%，在测量大形变时受到限制。弹性基体的预牵伸处理可以将响应范围扩大，且对应变具有一定的选择性和设计性。例如，利用毛笔将银纳米线涂覆于预牵伸的氨纶纤维表面[14]，氨纶回复后表面呈现出多尺度褶皱状微结构，银纳米线褶皱结构的高度为1.7 μm、长度为2.6 μm，皮芯结构纱线具有理想电导率(1.0×104～1.0×105 S/cm)、伸长率(400%)和耐久性(1 200 s超声水洗处理)。所组装的电阻式应变传感器的压缩灵敏度和弯曲灵敏度分别为0.12 kPa-1和0.012 rad-1，快速的响应和回复时间(35、15 ms)，较低的质量阈值(10 mg)和可重复性(大于4 000次)。此外，可穿戴设备中除传感器外，其他柔性电子器件既要具有理想的变形能力又要在形变时电阻仍保持稳定以保证信号的准确传输。Liu等[15]在Science报道，以预牵伸的橡胶纤维(预牵伸1 400%)为芯纱、碳纳米管为皮层制备了分层紧扣的皮芯复合纤维，所制备的超弹性电子器件形变量达到1 000%时电阻变化不超过5%，体现出优异的电阻稳定性。

2 纺织基电容式力学传感器

电容式传感器是一个具有可变参量的电容器，将被测非电量变化成为电容量。纺织基电容式力学传感器通常是变极距型电容式传感器，与电阻式传感器相比，在压力传感器中具有动态响应特性好、可重复性强等特点。

官方正式互动往往需要反复论证斟酌，耗费时间较长，相关定量分析显示，政府回应性的提升对地方政府公信力的增强有着显著的积极影响。[24] 官方正式互动的效率需要新媒体平台的即时互动强化。 即时互动能够充分发挥新媒体回应及时、交互性强等优势，政府公众号等新媒体平台应该充分利用这些优势，组建一支高素质的人员队伍，代表官方与网民进行实时互动，解答公众提出的各种问题，探知民众心态，展开有效的新媒体平台的舆情监测工作，并将信息及时向上级反映，以便及时有效地控制虚假信息的传播，进而保障政府公信力的稳定。

2.1 一维纤维状电容式传感器

纤维状电容式传感器通常由2个电极及电介质夹层构成。例如，以正方形截面的硅胶作为电介质芯层，其对称两侧面生长碳纳米管层，制备一维纤维状电容式应变传感器[30]。该传感器拉伸200%时其比电容变化率达115.7%，该纤维状传感器加捻至1 700 r/m，其比电容变化率为26%，可作为扭转传感器检测尼龙人工肌肉的扭转运动。目前，纤维状电容式传感器的构建主要以高导电纤维为基体，表面涂层聚合物电介质(硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯)后十字交叉组装成电容式压力传感器[31]。

十字交叉纤维状电容式压力传感器用的纤维基体、导电材料、电介质及其组装方法成为研究热点[32-34]。例如，以2层交织的碳纳米管纱线为电极，硅胶为电介质制备了柔性的全碳电容式压力传感器织物[35]。该传感器可弯折、扭转和拉伸，其低压和高压的敏感度分别为0.034 kPa-1和0.5 MPa-1。此外，以芳纶纤维为基体[31]，采用原位生成法沉积银纳米颗粒后纤维具有理想的导电性(0.001 5 S/m)，在界面橡胶的作用下银纳米颗粒具有牢固的界面结合力，3 000次弯曲测试后电阻保持稳定性。2根导电纤维十字交叉后经由PDMS封装后制备电容式压力传感器，在低压范围内其最高灵敏度为0.21 kPa-1，响应时间小于10 ms，将该传感器缝制至服装中可实现人机交互作用和感应。PDMS[36]可用于组装导电纤维十字交叉电容式压力传感器，将葡萄糖加入PDMS封装体中再经水洗去除，获得了具有多孔结构的PDMS电介质结构，传感器体现出理想的灵敏度和稳定性。Liu等[15]在Science报道，以预牵伸的橡胶纤维(预牵伸1400%)为芯纱、碳纳米管为皮层，经循环组装制备了碳纳米管/橡胶/碳纳米管/橡胶纤维的多层紧扣的电容式应变传感器，传感器形变量950%时比电容数值线性增长至860%，为目前报道中最高的比电容变化值，而且体现出优异的无滞后性和稳定性。以棉纤维为基体采用浸渍涂敷法[37]沉积银纳米线，在氢键作用下银纳米线牢固沉积于棉纤维表面，具有理想的导电性(1.0×10-6～1.0×10-7 S/m)和耐水洗性(水洗1 500 min)。导电棉纤维十字交叉组装成电容式压力传感器，具有理想的灵敏系数(3.4 kPa-1)、快速地响应和释放时间(小于50 ms)和耐久性(大于5 000次)。

2.2 二维织物电容式传感器

由导电织物和夹层电介质构成的电容式传感器是一种新型的传感器结构，具有成形加工容易、形状任意设计等特点。研究人员构建了5层织物结构的电容式[38]，其中两层镍/铜涂层机织物为导电电极，3层热熔机织物将导电织物间隔以形成电容结构，安装于人体腹部以检测呼吸。导电硅胶[39]作为电极，炭黑/硅胶作为电介质组装成电容式压力传感器并印刷至织物表面，用于实时检测鞋底应力变化，具有理想的灵敏度(0.025 36 kPa-1)和动态响应时间(89 ms)。同时，以导电银纤维针织物为电极和有机硅弹性体为电介质[40]，由激光切割确定织物结构，以制备高度可拉伸的纺织-硅胶电容传感器。该电容式传感器由导电编织织物作为电极，有机硅弹性体作为电介质，通过将同轴电缆的导线与热塑性薄膜传感器封装连接，具有高线性度，低迟滞性等特点，还可集成在重建手套上用于监控手指运动。该团队[41]将有机硅弹性体部分设计成微多孔结构，进一步提高电容传感器的灵敏度。

3 织物组合设计的力学传感器

由于织物具有可任意组合、层叠、拼接等特点，使纺织基传感器的组装具有更广阔的思路和理念。在电阻式、电容式传感器的基础上，基于织物组合设计理念也研发出一些新型柔性传感器。根据“动态桥接理论”[42]制备了高灵敏度的双层棉织物传感器。2层棉织物分别由银纳米线和氧化石墨烯处理后叠加制备双层导电棉织物传感器，双层结构赋予传感器高灵敏度、低相应时间、高循环性等优点。双股加捻碳纳米管导电棉纱[43]用于柔性压力传感检测，实验以棉纱线为基体，采用溶液浸渍法在一股棉纱表面沉积均匀碳纳米管导电层用于检查压力的强度，另一根棉纱表面沉积阶梯状厚度的碳纳米管导电层用于检测施加压力的位置。双股加捻棉纱可组装成一维、二维和三维的电阻式压力传感器，体现出色的灵敏度(0.015 6 kPa-1)和循环性。此外，研究人员制备了三明治结构的柔性传感器组成[44]，其中第1层为涤纶织物表面经化学生长的团化镍薄膜，第2层为碳纳米管沉积织物，第3层为封装层。纺织结构压力传感器具有高灵敏度(14.4 kPa-1)、低检测下限(2 Pa)、快速响应(24 ms)、低能耗(6 μW)等特点。Lai等[45]设计了空气夹层的压力传感器，下层为嵌有导电纱线的纺织面料，上层为表面沉积银纳米线的弹性体，2层间空气夹层作为电介质，该结构的传感器具有高灵敏度和低响应下限。

随着我国经济的迅速发展，用电需求量不断上升，使得电网数据量不断增加，由于大量的数据激增，数据产生、归档以及维护等过程的工作量大大增加，因而也对现有的数据处理系统提出了更高的要求。另外，数据处理能力不足也体现在数据处理的速度缓慢、效率低下等问题上。要想建设新型的信息化电网规划体系，不断提升电网系统的数据处理能力是十分重要的。

4 结束语

纺织基柔性力学传感器因其结构可变化性、组合可设计性等特点在智能可穿戴领域具有很大的应用潜力，高导电性、高弹性及回复性、高灵敏性和耐久性是纺织基柔性力学传感器的重要指标。导电纤维是智能可穿戴设备的基础关键材料，即要在传感器中体现出灵敏的应变响应特性，又要在导电线路中保持电阻一致以保证信号传输的稳定性。纺织基体的高弹性及回复性是力学传感器耐久性的重要指标，高弹纤维的成形及纺织结构的优化设计是关键。高灵敏性主要通过纤维、织物的结构设计进一步提高，非对称结构纤维、多层异形结构织物的复合等方式是高灵敏性纺织基传感器的研究方向。

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