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研究背景:
随着物联网和智能设备的快速发展，可穿戴技术逐渐成为人们生活中的重要组成部分。无线体域网络（WBAN）能够通过无线传感器实时监测人体的生理信号，为健康管理、疾病预防和康复治疗提供了有力支持。
然而，现有的可穿戴设备大多依赖于传统的硅基处理器和模块化电子元件，这些组件虽然功能强大，但也带来了诸多问题，如硅基处理器和电子元件的刚性结构难以与柔软的衣物完美结合，尤其是在长时间佩戴时，用户可能会感到不适。其次，这些设备通常需要外部电源供电，电池的频繁充电不仅增加了使用成本，还限制了设备的持续使用时间。此外，现有的无线体域网技术在数据传输过程中存在隐私泄露的风险，信息加密技术的应用虽然能够缓解这一问题，但也增加了系统的复杂性和能耗。未来的研究，需要开发更柔软、可拉伸的电子材料，使设备能够更好地贴合人体曲线，提升穿戴舒适性，将电子元件直接集成到纤维和纺织品中，实现真正的“智能衣物”。
亮点 Highlights:
文章利用摩擦电磁感应耦合机制，设计了一种基于单根纤维的Fibre-WBAN它能将人体运动产生的机械能转化为电信号，并利用纤维线圈将低频的时域信号转换为高频的频域信号（40 MHz），从而实现无线数据传输。Fibre-WBAN能够在多个节点上进行传感，且各节点之间不会相互干扰，确保了传感信号的独立性和准确性。此外， Fibre-WBAN也具有柔软且耐用的纤维特性，能够承受日常洗涤和弯曲，确保穿戴舒适性。最后，研究团队展示了Fibre-WBAN的多种应用场景，包括无线织物键盘、无线人机交互和汗液传感，体现其在可穿戴电子领域的应用潜力。
文章解读
文章从传统无线传感网络存在的高能耗、舒适性差、不可水洗等问题入手，提出了一种仅由单根纤维构成织物基无线传感网络。作者集中讨论了该纤维实现能源产生、信号传感和无线传输三种功能的机制，之后详细介绍了Fibre-WBAN的结构以及在姿态识别、汗液检测等方面的应用前景，并展示了Fibre-WBAN的实物照片，这些图片强调了它的柔韧性以及与服装结合的高匹配性。
图1. Fibre-WBAN的设计与原理。
团队利用纺织品作为无线身体传感器网络的集成平台，可以促进在日常穿着中监测来自身体不同部位的生理状态信号。文章详细介绍了Fibre-WBAN三个阶段的连续制成及包含的传感特性。主要制备参数包括：纤维的捻数、纤维股数、纳米纤维层的厚度和Fiber-WBAN的长度。通过调节制备参数，可以获得具有优化传感性能的 Fiber-WBAN。
图2. Fibre-WBAN的连续制造和主要特点。
文章进一步地表征了 Fiber-WBAN 及其纺织品的电气和机械性能。作者展示了其具有传感稳定、有效传输距离长、传感器网络节点之间无干扰等优点。除了优异的电气性能外，该纺织品还具有出色的可穿戴服务性能，包括柔韧性，抗弯折性以及透气性，足以满足日常佩戴的要求。
图3. Fibre-WBAN的电气性能。
最后，基于以上优势，文章介绍了基于Fibre-WBAN的自供电、无芯片的无线智能服装系统。该系统可作为现有智能手表的扩展无线织物键盘来控制游戏“贪吃蛇”。Fiber-WBAN还可以直接绣在衣服上，与人体运动姿势结合来构建无线感应人体网络，实现“姿态识别”。此外，除了定性无线交互外，Fiber-WBAN 还可以对信号进行定量传感。通过对模拟汗液中Na+和Cl-浓度响应实现“汗液监测”。
图4. Fibre-WBAN的多功能应用。
读后感:
Fibre-WBAN的自供电、无线传输和多节点传感的特性为未来的智能穿戴设备提供了强大的技术支持。尽管在制造工艺、长期稳定性和数据安全等方面仍存在挑战，但随着技术的不断进步，Fibre-WBAN有望在未来成为智能穿戴领域的研究热点，为人们的生活带来更多便利和创新。或许在不久的将来，我们的衣物将不仅仅是遮体保暖的工具，而是成为我们与数字世界交互的桥梁。
作者简介:
魏子君，2024年于东华大学获得硕士学位。研究领域主要为基于摩擦纳米发电机的无线传感网络。在校期间成绩优异，获“一等奖学金”、“综合奖学金”、“溢达奖学金”，积极参与科研竞赛，并获“溢达”全国创意大赛一等奖；十二届“华港杯”二等奖；中国研究生“双碳”创新创意大赛三等奖。
杨伟峰，博士毕业于东华大学材料学院，现于瑞士苏黎世联邦理工学院从事可穿戴电子织物的博士后研究。以第一作者在 Science、Nature Communications 和 Advanced Materials 期刊发表论文。
侯成义，国家“万人计划”青年拔尖人才，欧盟“玛丽居里学者”，江苏省“双创人才”，Materials Horizons新锐科学家，上海市青年拔尖人才，中国纺织工业联合会智能纤维技术与制品重点实验室（2019）副主任， 《Nano-Micro Letters》青年编委，《无机材料学报》青年编委。主要从事面向能源、信息、生物、健康的新纤维材料与器件研究。在Science 、Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、ACS Nano等国际学术期刊发表100余篇SCI论文，获得了20余项中国发明专利授权。研究成果被Nature、Science、Nano Today等专题报道，入选“伟大的变革—庆祝改革开放四十周年大型展览”。
王宏志，国务院特殊津贴专家、教育部新世纪人才、上海市领军人才、上海市东方学者，中国材料研究学会纤维材料改性与复合技术分会副主任，中国感光学会电致变色专业委员会副主任，国家重点研发计划项目负责人。主要研究领域为具有交互功能的智能纤维与功能材料，是结合了新材料、纺织、生物医学、信息技术、新能源、人工智能等多学科的前沿交叉方向，在健康医疗、航空航天、特种防护等多个领域具有广阔应用前景。先后荣获国家教学成果二等奖、上海市教学成果特等奖、上海市科技进步一等奖、中国纺织工业联合会自然科学一等奖等奖励，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等。在Science、Science子刊Science Advances、Nature子刊Nature Communications、Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Advanced Materials、ACS Nano、PNAS等重要SCI期刊上发表论文200余篇。所获成果受到包括《Nature》、《Science》在内的40余家国际主流学术刊物与媒体的广泛报道。已申请中国发明专利100余项，授权50余项。
基金支持:
这项工作得到了国家自然科学基金 （No.52073057） 和东华大学励志计划 （LZA2023001） 的支持。
【文献链接】
Z. Wei, W. Yang, X. Hu, C. Hou, H. Wang,et al. Single-fibre-enabled, self-powered wireless body area networks. Wearable Electronics 2, 69–76 (2025).
https://doi.org/10.1016/j.wees.2025.01.001
期刊介绍：
Wearable Electronics是一本全方位关注可穿戴电子领域发展的开放获取型学术期刊，期刊刊发文章涵盖可穿戴电子的基础研究和技术应用两个方面，内容涉猎广泛，刊发文章包括但不限于：与可穿戴电子相关的材料（基底材料、金属互联材料、活性层材料、封装材料等）、功能器件（传感与探测器件、通讯器件、存储器件、显示与发光器件、能量转换与存储器件、数据采集与集成电路等）以及与之相关的先进制造技术及理论研究（建模、仿真、制造、集成、封装以及与可穿戴电子产品相关的应用技术等），致力于应对可穿戴电子领域及其核心技术出现的各类全新挑战。
目前，期刊已被INSPEC，CAS（美国化学文摘），EBSCOhost等数据库收录。
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