摘要: 智能织物和智能服装作为可穿戴电子技术的重要呈现形式，近年来受到越来越多的关注。将智能化的电子器件及系统集成到日常穿着的服装中，是智能服装的理想解决方案。然而，在粗糙多孔甚至具有弹性的织物表面制备稳定可靠的导电线路，同时兼容三维服装... 展开 智能织物和智能服装作为可穿戴电子技术的重要呈现形式，近年来受到越来越多的关注。将智能化的电子器件及系统集成到日常穿着的服装中，是智能服装的理想解决方案。然而，在粗糙多孔甚至具有弹性的织物表面制备稳定可靠的导电线路，同时兼容三维服装制程，实现分散在不同区域的功能器件的有效互连是当前智能服装系统集成面临的共性技术难题。鉴于此，本文从织物基电路的制备工艺方法开发、拉伸性能优化设计、兼容三维服装的集成策略研究三个阶段着手,实现在三维服装上制备长距离、可拉伸、高电导率、可洗耐磨的嵌入式互连导线，最后以12导联心电监测衣作为应用示范，展示本技术在智能服装中的应用潜力。本文主要工作如下: 1. 制备基于热转印方法的高稳定性织物电路并完成性能评估。本文开发了一种制备织物电路的新方法，选择微米银片作为导电填料，将两种熔点不同的热塑性聚氨酯材料分别作为热压粘合材料和导电油墨中的树脂材料。利用刮刀涂覆和激光刻蚀技术在离型膜上制备图形化的电极电路，再热压转移印刷到各种织物上，成为一种通用和可扩展的制备策略。实验发现，影响织物电路电导率的主要因素为:导电油墨中导电填料的质量分数、热烧结温度和热转印工艺。通过优化以上参数，本文所制备的织物电路具有优异的导电性(5.48 × 104 S/cm)、高附着力(≥1 600N/m)、良好的耐磨、耐洗性和较好的图案分辨率(40μm)。 2. 研究和优化基于弹性针织物的织物电路拉伸性能。基于前文提出的工艺策略，以弹性针织物为衬底，进一步优化可拉伸性能。本文研究了弹性针织物的拉伸机理，以热熔性聚合物作为导电层的支撑材料和与织物牢固结合的媒介，通过调整其厚度来调整其渗入织物孔隙中的程度，改善了织物电路的拉伸性能。经优化后的可拉伸织物电路可在100％应变内稳定工作，在100％应变下电阻变化约4倍，在10000次拉伸-释放循环后电极仍保持良好的电学和力学稳定性。 3.基于三维服装的电路集成策略和心电监测智能服装应用研究。将前序章节中的可拉伸织物电路制备方法运用到智能服装中，作为互连导线的制备工艺,并结合服装设计，将三维服装上的电路系统平面化到二维裁片上，经过加工制备后组装成三维服装，得到搭建电路系统的智能服装。参考国际标准，对智能服装进行全面的耐久性和舒适性评价，结果表明搭载了智能系统的服装依然具有与运动服相似的优异舒适性，且电路可满足日常生活所需的洗涤、穿着磨损等要求。最后，选择了面向健康管理的12导联心电监测系统作为本方法的应用示范，结果展示了本方法在构建可穿戴人体健康监测系统中的潜力。 收起