作者

罗华昱，杨赓，杨华勇，郑音飞，徐凯臣

机构

浙江大学

Citation

Luo H Y, Yang G, Jin Z G, Cai Z M, Li Y B, Lu Y Y, Wang J, Yang H Y, Zheng Y F, Xu K C. 2025. Textile hybrid electronics for monolithically multimodal wearable monitoring and therapy. Int. J. Extrem. Manuf. 7 035506. 

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/adb5dd

撰稿 | 文章作者

1. 文章导读

织物具有优异的透气性和力学强度，有望替代传统可穿戴电子设备的基底材料，保障长期穿戴的舒适性。然而，在织物基底上构建机械性能可靠、功能通用的异构集成电路仍然存在挑战。

近期，浙江大学机械工程学院杨华勇院士团队，提出了一种兼具系统级功能和机械可靠性的织物混合电子（Textile hybrid electronics），展现了在多模态健康管理的应用潜力，相关成果以题为“Textile hybrid electronics for monolithically multimodal wearable monitoring and therapy”发表在SCI期刊《极端制造（英文）》上，并入选封面。

图1 激光制造的织物混合电子及其多模态健康管理应用。

2. 图文解析

本研究的创新之处在于提出了一种在通用织物基底上构建任意平面电路与竖直导电互连的方法，得到的双层织物电路可以与激光诱导柔性传感器和刚性芯片一体化集成。通过气压驱动的导电介质渗透工艺，可以在不破坏织物本征结构的情况下，在指定区域实现竖直导电互连，可抵抗弯折、对折等外力而不产生明显的电阻变化。通过激光辅助的转印工艺，可以将最小线宽0.5 mm的导线转印至织物基底上（图2、图3）。

图2 织物混合电子的制造流程。

图3 织物竖直互连和平面导线的性能表征。

本研究提出的织物混合电子系统展现出优异的机械耐受性，可在搓揉、手洗后仍然正常工作（图4）。为了展示其系统级功能，本研究结合了激光诱导碳传感器，构建了一种无线、全集成的织物混合电子系统，可以在穿戴者运动过程中实时监测心电、温度、呼吸波信号（图5）。此外，本研究将肌电传感器、电刺激器和相关所有电路集成在一片织物上，用于监测和缓解肱二头肌的疲劳（图6）。织物混合电子在肌肉疲劳过程中监测到了肌电信号的中值频率变化。同时，其施加的电刺激能加速肌肉收缩力的恢复，展现出监测、治疗在服装上一体化的应用潜力。

图4 织物混合电子的性能表征。

图5 应用展示：用于实时监测多种健康信号的织物混合电子。

图6 应用展示：用于肱二头肌疲劳监测和缓解的织物混合电子。