成果简介
虽然能够检测外界刺激的电子纺织品在消防救援方面显示出巨大的前景，但现有的消防服仍然缺乏同时集成可靠的火灾预警和实时运动传感，难以在复杂的高温条件下提供智能个人防护。本文，苏州大学 方剑、武汉纺织大学Qian Zhang、 徐卫林等研究人员在《ACS Sens》期刊发表名为“Integrated Firefighting Textile with Temperature and Pressure Monitoring for Personal Defense”的论文，研究介绍了一种可同时响应温度和压力刺激的 “一体化 ”分层夹层织物（HSF）传感器，用于开发智能个人防护。
作者提出了一种交叉排列的结构设计，利用两组独立的芯-鞘复合纱线和阵列石墨烯涂层气凝胶来解决多模传感过程中严重的相互干扰难题。HSF 传感器的功能设计不仅具有 25 至 400 °C 的宽范围温度传感能力而不受压力干扰，而且还具有良好的热适应性（高达 400 °C）和宽压力检测范围（高达 120 kPa），从而实现了高灵敏度的压力响应。作为概念验证，我们将大尺度 HSF 传感器集成到传统消防服上，用于被动/主动火灾预警，并检测消防员暴露在高温火焰中时的空间压力和温度分布，这可能为智能消防防护服的应用提供有用的设计策略。
图文导读
图1.阻燃HSF传感器的双温度和压力传感功能设计原理图。
图2.HSF传感器的设计、制造和表征
图3.HSF传感器的温度传感性能
图4.HSF传感器的压力传感性能
图5.n × n HSF传感器阵列在消防中的实际应用
小结
综上所述，本文证明了我们的HSF传感器可以实现温度和压力刺激的双重响应，以实现可靠的火灾预警和连续运动监测。我们采用传统的纺织路线进行独特的结构设计，没有相互传感干扰，其中交叉排列的芯-鞘复合纱线交错在织物中，可以通过电容原理监测压力刺激，阵列石墨烯涂层气凝胶通过CNT粘胶电极纱线连接，然后嵌入两层织物，通过电阻机制感知不同的温度。结果表明，我们的HSF传感器不仅具有25至400 °C的宽范围温度传感，而且具有可靠的压力传感，具有良好的400 °C热适应性和高达120 kPa的宽压力范围。此外，我们的 n × n HSF 传感器阵列作为被动/主动火灾预警系统集成到传统消防制服中，同时实现消防过程中空间压力和温度分布的多模式传感性能。尽管HSF传感器阵列在智能消防服的发展中显示出巨大的潜力，但对于这些电子纺织品的制造来说，高检测分辨率、多物理场检测和智能控制等功能仍然稀缺。未来的工作将集中在采用深度学习助手和自我保护执行器上，旨在为消防的实际应用提供更好的综合性能。
文献:https://doi.org/10.1021/acssensors.4c00288
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