近日，西南大學魯志松教授課題組及其合作者在《科學通報》“新型功能纖維與智能織物專題”發表題為“面向可穿戴的紗線基汗液微流控器件: 原理、設計、構建與應用”的綜述文章，從紗線基微流控技術的演進脈絡切入，深入剖析了紗線上液體的吸收與轉運機理，歸納了紗線芯吸性能調控、紗線微流控器件構造及其與織物融合的策略，總結了其在汗液分析、汗液激發供能以及汗液觸發致動等方面應用的研究進展。

隨著可穿戴技術的飛速發展，人們對于生理狀態實時監測的需求日益迫切。紗線基汗液微流控技術因其卓越的汗液收集、轉運能力與良好的紡織工藝兼容性，成為實現這一需求的重要備選方案。然而，紗線基汗液微流控器件的原理、設計、構建與應用等方面仍面臨諸多挑戰。本文回顧了紗線基微流控技術的發展歷程，探討了紗線芯吸原理及其性能調控方法，總結了面向分析、供能、致動等應用場景的紗線基汗液微流控器件研究進展，并提出了該技術在實際應用中面臨的主要挑戰和發展前景。

與貼片式汗液微流控器件相比，紗線基微流控器件主要具備如下潛在優勢：（1）其多孔結構有利于皮膚與外界環境進行氣、液交換，具有良好的透氣透濕性；（2）可通過傳統紡織工藝將其集成到衣物中，提供連續且舒適的穿戴體驗；（3）其穿戴方式和外觀更接近日常衣物，可減少用戶的抵觸心理，提高用戶依從度；（4）紗線具有天然的液體流控通道，簡化了制造工藝，降低了生產成本。

盡管紗線基汗液微流控技術及其可穿戴應用已初步展現出潛力，但仍面臨一系列亟待解決的關鍵問題。

首先，紗線上汗液流控機制及其調控策略的研究亟待加強。若缺乏汗液定向和定量運輸，會導致功能區域汗液量不足，影響紗線基器件的快速響應和正常工作；而對于紗線基電化學傳感或供能器件而言，汗液流速還可能影響電極—汗液界面電化學過程，進而影響器件性能。因此，深入了解紗線材料的微觀結構與汗液流控性能之間的關系，對于提升紗線基汗液微流控器件性能至關重要。

其次，紗線上汗液吸收、流動和蒸發行為對器件性能的影響尚不明確。紗線上汗液吸收、流動和蒸發行為不僅直接影響汗液在紗線基器件中的傳輸效率，還可能對器件的準確性和穩定性產生重要影響。因此，尚需要進一步探究這些行為對器件性能的影響機制，并尋求相應的優化策略。

最后，紗線基汗液微流控器件與其他纖維狀器件的整合與協同也是值得關注的問題。隨著可穿戴技術的不斷發展，多種功能器件的集成化、模塊化已成為趨勢。因此，需要研究如何將紗線基汗液微流控器件與其他纖維狀器件有效整合，以實現多種功能的協同作用，從而提升可穿戴設備的整體性能。

圖文速覽

圖1 紗線基微流控技術的發展歷程

圖2 液體在紗線中遷移示意圖

圖3 紗線結構對芯吸速率的調控

圖4 基于紗線的微流控系統

圖 5 紗線基微流控汗液比色分析傳感器

圖 6 紗線基微流控電化學汗液分析系統

圖7 紗線基微流控汗液供能系統

圖8 紗線基汗液驅動致動器

巨俊, 易鳳蓮, 伍亮, 王娟, 裴凌威, 熊靜, 李端, 喬琰, 張同華*, 魯志松*. 面向可穿戴的紗線基汗液微流控器件: 原理、設計、構建與應用.. 科學通報, 2025, 70(17):

doi: 10.1360/TB-2024-0577

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