封面设计说明:封面设计以智能纤维为核心理念,融合科技蓝色背景与功能应用图标,呼应热致变色纤维膜 “柔性可拉伸、多色温度响应” 的显著特性,彰显其在智能可穿戴与传感领域替代传统单一功能材料的创新价值。封面以梯度变色带作为视觉主线,呈现从蓝色至白色到粉红色的连续过渡,象征纤维膜在不同温度下的实时颜色响应和可逆变化,突出其作为温度传感器的直观性与灵敏性。纤维交织的网状结构贯穿封面,直观呈现该薄膜以可拉伸纤维为载体的材料形态。电池设备图标指向工业安全与设备监测领域,凸显其实现温度分布可视化预警的应用潜力;渐变色彩服饰图标锚定智能穿戴场景,诠释热致变色特性赋予服饰产品的创新价值;腕部贴片图标对应可穿戴健康监测需求,体现该纤维膜监测伤口局部温度变化的实用属性;温度仪表盘图标则直观关联温度响应性能,反映各个色段对应的温度变化区间。整体视觉遵循“温度刺激—颜色转变—可视化监测”的传感逻辑,展现柔性可拉伸热致变色纤维膜通过颜色变化响应实现多场景应用的潜力,传递“纤维材料走向功能化与智能化”的学科发展方向,诠释其在可穿戴传感、设备监测等领域的应用潜力与跨学科价值。
主要内容介绍
热致变色柔性温度传感器能够将温度变化直接转化为直观的视觉颜色信号,无需复杂电路或外部读取设备,极大提升了温度监测的便捷性与交互直观性,因而受到广泛关注。纤维基的热致变色柔性温度传感器因其结构本身具备的柔韧性、透气性和可拉伸性,成为构建新一代热致变色传感器的理想载体。该类热致变色柔性温度传感器的研究不仅能突破传统温度传感器在动态形变场景下的应用局限,为智能穿戴、柔性电子、医疗健康监测等领域提供兼具可视化反馈与机械适配性的核心部件,更能为多功能柔性传感材料的设计提供新思路,有助于推动柔性电子与智能纤维材料学科的前沿交叉与融合发展。
为此,华中科技大学侯冲教授团队采用溶液吹纺技术制备了一种可实现3种颜色分段响应的柔性可拉伸热致变色纤维膜,其在低于22 ℃时呈现蓝色,在22~35 ℃区间内呈现白色,高于35 ℃时转变为粉红色。研究分析了热致变色微胶囊含量对热致变色纤维膜力学性能的影响规律。结果表明,当热致变色微胶囊质量分数为5%时其具有611%的最大断裂伸长率。通过反射光谱和CIE 1931色度图跟踪热致变色纤维膜的颜色变化过程,验证了肉眼可见颜色与仪器识别颜色的一致性。此外,该热致变色纤维膜具有良好的疏水性,在经过10 min水浸润后接触角仍大于120°。在实际应用中,将这种柔性可拉伸的热致变色纤维膜附着于普通可穿戴织物表面,实现了环境温度的可视化传感。将热致变色纤维膜附着于玻璃杯表面,实现了水温的可视化传感(见视频)。
研究团队介绍
侯冲教授团队依托华中科技大学光学与电子信息学院和纺织新材料与先进加工技术全国重点实验室,围绕功能纤维和织物、柔性光电器件、面向运动与健康的智能解决方案等方向开展研究。团队具备成熟的纤维器件制备技术,实现多功能材料的精准集成与结构调控,具备优异的可扩展性。目前团队正积极联合行业龙头企业开展协同研发,致力于推动相关柔性电子材料与器件从实验室走向规模化生产与应用落地。科研项目方面,团队现承担了科技部重点研发计划、国家自然科学基金及多项省部级科研项目与校企合作课题。团队负责人侯冲教授现为华中科技大学教授,国家海外高层次青年人才、湖北省百人计划入选者,担任武汉体育学院智能体育工程学院院长、中国激光杂志社第三届青年编辑委员会委员、Advanced Fiber Materials期刊青年编委、Chinese Optics Letters期刊青年编委、Journal of Materials Science: Materials in Engineering期刊副主编、中国奥林匹克委员会备战巴黎奥运会科学顾问、中国生物医学工程学会柔性生物电子及可穿戴医疗分会委员会委员等。