可穿戴电子纤维被视为构建散布式人体感知网络的梦想基石，是具身智能实现感知-行动一体化的物理载体。然而，若何在维持柔性和机械适应性的同时，实现对幽微、部门形变的高活络度响应，并兼具自供能个性与散布式感知能力，一向是该领域的主题挑战。传统软资猜中机械域与电学域的弱耦合，限度了其对微幼振幅应变的响应，使其在散布式生物力学感知和持久可穿戴监测中的利用受限。

针对上述难题，陕西科技大学钻研团队设计了一种机械自适应拉胀电子生物基纤维，并将其作为具身智能传感单元。经优化的纤维展示出超高活络度、强劲的电输出和卓越的功率密度，并拥有优异的循环不变性。集成于纤维传感阵列后，该资料可能解码与下肢职能有关的微应变模式，为自供能、自适应且耐久的生物力学监测提供了一条可扩大的蹊径。

该纤维的造作过程借鉴了牵；ㄌ俾呐逝阑，通过将纱线以特定螺旋角缠绕在芯丝上，实现了类似植物的高效表表接触与均匀黏附。为实现陆续化出产，团队开发了定造化弹性缠绕系统：以高弹性CA/WPU长丝为芯，高拉伸性AF/PDMS纤维为包裹层，通过节造芯材进给速度与线轴角速度的动力学关系，精确调控螺旋节距与缠绕角度。与传统结构受拉伸时横向收缩分歧，该拉胀构型在张力下横向扩张，这种负泊松比行为增长了拉伸时纤维间的接触距离，确保了摩擦电层间不变且宽泛的接触。

基于此结构创新，团队将拉胀纱线系统利用于静脉职能阻碍的早期检测：通过设计由8根渐变机械活络度拉胀纱线组成的横向阵列，并集成于压缩纺织品中，纱线模量从远端到近端逐步增长，与压缩袜的刚度曲线相匹配，实现了对静脉微形变的实时探测。

拉胀纤维的设政战术与工作道理

资料机能方面，增长芯材中WPU含量可提高断裂应变但降低了拉伸强度，而更高的胶原蛋白含量则降低杨氏模量但增长功容量。鞘层纤维需具备高拉伸强度以有效约束芯材，增长鞘层纤维股数可显著加强拉伸机能，拉胀纤维的典型拉伸曲线出现两阶段断裂特点，拉伸强度达207.6 MPa，断裂伸长率为340%。径向直径丈量显示，应变低于20%时为典型泊松收缩，超过此阈值后则产生结构沉构，产生显著径向扩张与拉胀效应。螺旋节距同样关键，纤维在3~6mm领域内展示拉胀行为，但最终器件选取约5.0mm节距以平衡形变与摩擦电荷产生。纤维还展示出高压敏性（0.64 kPa/mm）和优异循环拉伸不变性。

拉胀纤维的资料个性与结构优化

拉胀纤维对微应变的响应机造为：其拓扑结构高效传递部门应变，将微幼生物力学形变转化为可丈量的电输出。电荷转移过程依赖于应变水平，电输出随纤维长度增长而比例上升。在全形变领域内，高模量比设计在大应变区（10%~50%）维持11.75的高应变系数，在低应变区（0~10%）则为11.26，约为非拉胀纤维的3.4倍。该拉胀纤维还展示优异的弯曲机能以及环境不变性等。

鄙人肢静脉状态监测利用中，拉胀纤维以高微应变活络度捉拿与静脉状态有关的生物力学特点。将其贴附于幼腿进行2.5h陆续监测，输出电压随沉力诱导的体积扩张逐步增长，清澈反映静态下组织机械应变变动。纤维阐发出不变压力传感，在5kPa循环加载-卸载下信号缜密追随输入波形。仿生流体压力测试显示，输出电压随流体速度单调增长且高度线性。在10~40°C和30%~80%湿度领域内电压变动低于5%，经屡次洗涤循环后机能退化幼于6%，1000次磨损循环后维持96%初始机能，在人为汗液中陆续浸泡24h后仍保留约89%的信号输出。

拉胀纤维在静脉职能监测中的利用机能

系统集成方面，拉胀纤维被针织入商用压缩袜中，其横向扩张个性确保均匀压力散布与高动态贴合性。通过度析纪录了坐（I）、站（II）、弯腰（III）和活动（IV）4种状态下的散布式应变信号发现，该系统通过具身智能成功解码静脉活动，鉴别正确率超过97%，为静脉职能评估和早期风险预警提供了有力基础。

静脉职能评估的系统集成与智能数据分析

该项工作为先进的可穿戴医疗健康监测提供了一种可扩大、自供能、自适应且耐久的生物力学监测系统规划，有关论文以“Bioinspired heliconical auxetic biofibers for intelligent biomechanical surveillance”为题颁发在Science Advances上。

起源：高分子科学前沿