研究背景:

近年来，电子纺织品因其穿戴舒适、透气透湿、三维共形等独特优势在可穿戴领域备受关注。柔性供能单元作为电子纺织品的重要组成单元，尚存在生物相容性不佳、能量输出低且不稳等问题。一维汗液激发纱线电池（SAYBs）以人体分泌的汗液为电解液，兼具生物相容性与输出稳定性，且可通过传统织造技术集成到织物中，在织物电子领域展现出巨大应用潜力。然而，现有 SAYBs 虽可耐受弯曲扭转，却普遍缺乏拉伸性，更难以满足人体动态拉伸过程中对于供能稳定性的需求。为此，本研究聚焦开发兼具优异拉伸性与动态形变下输出稳定的新一代 SAYBs，通过优化结构构建了应变不敏感的SAYBs，并最终实现了人体运动动态拉伸过程中的能量稳定输出。

亮点 Highlights:

该研究开发的可拉伸汗液激发纱线电池（S-SAYB）实现了1.24 mW/cm²的峰值功率密度和0.60 V以上的输出电压（3 kΩ外接负载）；动态拉伸条件下其输出电压变化率低于0.47%（仅2.8 mV波动），展现出出色的应变不敏感特性；通过自主设计的量产设备，该电池可实现规模化生产，并能集成到纺织品中，制成头带、运动衫等产品，为可穿戴电子设备提供稳定且适配性强的可编织电源解决方案。

文章解读

本研究中的S-SAYB 采用自主设计的汗液激发纱线电池绕线机制备而成，该设备可将一维材料自动缠绕在纤维芯上生产出芯鞘结构的纱线电子器件。通过调节弹性芯的移动速度、电极的缠绕速度，可定制化生产米级长度的S-SAYB。为便于区分，以原始橡胶为芯制备的S-SAYB称为S-SAYB-PR。数据表明S-SAYB-PR在松弛和拉伸状态下均可被电解液激发并输出电能，但拉伸会对输出性能产生负面影响，这严重限制了S-SAYB-PR作为可持续电源的实际应用。

维持S-SAYB在拉伸状态下的性能，关键在于在电极间保留电解液并建立更多离子迁移路径。因此，研究中采用外层为亲水性聚酯的弹性纱线替代了弹性橡胶纤维（即S-SAYB-HP）。实验数据表明，引入亲水性聚酯包覆的弹性芯显著提升了S-SAYB的性能。在S-SAYB-HP中，电解液不仅被锌丝周围的棉纤维吸收，还会被芯部的聚酯纤维层吸收。因此，阳极与阴极之间的离子传输通过棉层和聚酯纤维层中的液体路径进行。尽管拉伸减少了通过棉层的离子迁移，但浸透电解液的聚酯芯能持续维持离子传输，从而确保在循环拉伸过程中输出稳定。

除了在弹性芯上引入亲水性层外，提高电极缠绕密度也能改善S-SAYB在拉伸过程中的输出稳定性。然而，由于电极缠绕密度同时会对器件的断裂伸长率和功率密度产生影响，因此需要在输出稳定性和可拉伸性之间进行权衡，以获得最适合可穿戴应用的S-SAYB。研究表明，电极缠绕密度为6.7 t/cm时可较好地平衡输出稳定性和可拉伸性这两个重要指标。该S-SAYB-HP在动态弯曲和拉伸的复杂工作状态下，不仅具备出色的柔韧性，还能够实现超稳定的能量输出。

规模化、连续制备的S-SAYB可采用编织、针织和缝纫等传统技术融入智能纺织品。在本研究中，S-SAYB作为可靠、柔韧、可拉伸且应变不敏感的能源，被集成进头带和运动T恤，在运动过程中为可穿戴电子设备提供稳定的电力支持。

读后感:

文献报道了一种可拉伸汗液激发纱线电池（S-SAYB），其核心创新在于通过在弹性芯上增添亲水聚酯纤维层和高密度电极缠绕的双重设计，实现了在20%-80%应变范围内输出电压波动低于0.47%（2.8 mV）的稳定输出性能。该电池以锌丝为阳极、碳纱为阴极，利用汗液作为天然电解液，功率密度可达1.24 mW/cm²，并被成功集成至头带和运动T恤中，可在运动过程中通过人体汗液激发为LED和计步器供电。未来的研究方向可聚焦于与多样化电子器件的集成，推动可穿戴设备从单一功能向智能系统升级。

 作者简介:

李端，2025年于西南大学获得硕士学位。研究领域主要为织物电子器件。在校期间成绩优异，获“一等学业奖学金”、“优秀研究生奖学金”、“五好研究生”等荣誉和称号，积极参与竞赛，并获“第九届中国“互联网+”大学生创新创业大赛重庆市铜奖。

乔琰，西南大学材料与能源学院教授，主要从事生物电催化、功能纤维材料及可穿戴能源器件研究，主持国家自然基金、重庆市自然基金等科研项目10余项，发表SCI论文100余篇，论文他引次数>5800次，H指数38，获授权中国发明专利5项，入选美国斯坦福大学发布的2022全球前2%顶尖科学家“生涯影响力”和“年度影响力”榜单。科研成果荣获江西省自然科学奖三等奖、重庆产学研创新成果奖一等奖，指导学生获“互联网+”大学生创新创业大赛重庆市铜奖。担任Frontiers in Microbiology期刊编委，教育部硕士/博士学位论文评审专家。

鲁志松，西南大学材料与能源学院教授、博士生导师，长期致力于纤维材料与器件、可穿戴智能纤维/智能织物研究。主持包括各类科研项目30余项，国际国内会议邀请报告60余次。在国际期刊发表论文200余篇，被引8800余次，获授权中国发明专利13项。曾获重庆市自然科学二等奖、重庆市自然科学三等奖、重庆新材料研发创新英才，Advanced Fiber Materials第一届青年编委杰出贡献奖等荣誉。现任期刊Materials Reports：Energy副主编、Advanced Fiber Materials青年编委、中国材料学会纤维改性与复合技术分会常务理事、中国化学学会高级会员、重庆高校交叉学科教指委委员、重庆产学研合作促进会常务理事、重庆市功能材料学会理事等。

基金支持:

本研究得到了重庆市自然科学基金（No. CSTB2022NSCQ-MSX0187＆CSTB2023NSCQ-MSX0818）、四川省科技计划（No. 2024YFHZ0192）、西南大学创新研究2035先导计划（No. SWU-XDPY22014）以及国家体育总局科技创新计划（No. 23KJCX042）的资助。

【文献链接】

D. Li, J. Ju, G. Zhang, L. Pei, W. Gao, Y. Jian, W. Wang, T. Liang, Y. Qiao, Z. Lu. Stretchable sweat-activated yarn batteries with strain-insensitive power output for textile electronics. Wearable Electronics 2, 237-249 (2025). 

https://doi.org/10.1016/j.wees.2025.06.002 

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Ei Compendex，INSPEC，CAS（美国化学文摘），EBSCOhost等数据库收录。

主编和编委团队：