通过供暖保持人体热舒适性对身心健康至关重要。然而大型住宅建筑中供暖设施的能源消耗较大，不但加剧了温室效应，而且浪费了大量能源，难以满足个性化的保暖需求。户外活动是日常生活中不可或缺的一部分，户外空间开阔，环境变化复杂，户外环境的人体保暖仍然是一个巨大的挑战。因此，迫切需要开发高效能量转化、多能源驱动、耐水洗的便携式可穿戴加热器，以节约能源、降低温室效应。
近期，青岛大学曲丽君教授/张宪胜副教授在Advanced Fiber Materials期刊上发表了题为“High-performance and Long-term Stability of MXene/PEDOT:PSS-decorated Cotton Yarn for Wearable Electronics Applications”的研究论文，由亲水性棉纱线、导电MXene纳米片和导电聚合物PEDOT:PSS共同组成的导电纱线（MP@CY）具有高导电性、耐水洗性和高能量转换性能。以MP@CY纱线为纬纱，普通棉纱为经纱，制备了蜂巢结构织物，并研究了蜂巢织物的光/电双驱动加热性能；同时结合物联网技术为核心的微型控制器，实现了智能手机对可穿戴电加热器的实时可视化调控，以及基于MP@CY导电纱线的针织结构传感器监测人体动作。最后，作者提供了集电热、光热和耐水洗的多功能导电纱线的制备策略，有望在智能可穿戴电子设备中广泛应用。
通过浸渍涂覆-干燥技术在棉纱表面依次浸涂MXene活性材料和导电聚合物PEDOT:PSS，制备MP@CY导电纱线。将导电纱线与普通纱线交织成织物，实现电热和光热转换；也可以将导电纱线组装成传感器监测人体运动（图1）。
图1 MP@CY导电纱线的制备及应用
从图2 (a-d)可以看出导电纱线的热稳定性能和机械性能优异，纱线直径约417 μm，可以承受自身重量69444倍的载荷；图2 (e)表明加入PEDOT:PSS可以提高MXene改性纱线的导电性能；图2 (f-i)表明导电纱线在拉伸测试、水环境及长期应用中具备良好的稳定性。
图2 导电纱线的机械性能、导电性能及稳定性
通过上机织造制备了改性纱线基蜂巢织物加热器，并测试了电热性能及稳定性。从图3 (a-g)可以看出，在2.5 V电压下，加热器的温度可达196.8 ℃，远高于之前的报道，可以应用于人体加热热疗和除冰热水等领域。图3 (h-i)展示了基于物联网技术，可视化调控温度及其潜在应用。
图3 基于导电纱线可穿戴织物加热器的电热性能、稳定性及应用
进一步探讨了蜂巢加热器的光热性能，表明采用非导电纱线，织物依然展示出良好的光热性能。从图4 (a-b)可以看出，在70 mW/ cm2光强度下，蜂巢织物的局部温度可以达到50.3 ℃，比无导电纱线的平纹组织高7.1 ℃；图4 (c-e)为蜂巢织物加热器在平纹玩具、毛绒玩具和志愿者手臂的探索应用，光照下表面温度显著升高。因此，蜂巢织物加热器在可穿戴设备中具有巨大的应用潜力。
图4 基于导电纱线的可穿戴织物加热器光热性能及应用
采用针织工艺，用导电纱线制成纺织品监测人体动作。从图5可以看出，针织传感器不仅可以监测手指（手腕）弯曲动作及频率，还可以监测“嘟嘴”、“腹部呼吸”和“元音发声”等微小动作，长时间（12000 s）使用稳定性良好。
图5 基于导电纱线针织传感器的传感性能及稳定性
综上所述，该研究提出了一种简单的MXene和PEDOT:PSS连续浸渍技术，将棉纱线转化为高性能、高稳定导电纱线，并基于导电纱线设计了光/电双驱动加热织物和传感织物，展示了其在可穿戴电子设备中的巨大应用潜力。
