纵观人类历史，军事和非军事冲突造成了大量的伤害、残疾甚至死亡。同时，在日常生活中，因物体坠落、打滑、运动碰撞、车祸等造成的撞击也很常见。在这种情况下，迫切需要开发能应用于人体防护装备的吸能材料。近年来，剪切增稠液(STF)作为一种智能材料，在抗冲击和人身安全保护领域备受关注。然而，当STF暴露在空气中时，其剪切增稠性能可能会下降，并存在脱落的风险。此外，除提高防护性能外，抗冲击装备的重要发展方向是智能化和功能化。

  鉴于此，中国科学技术大学龚兴龙教授团队在《Chemical Engineering Journal》上发表了题为“Multi-functional STF-based yarn for human protection and wearable systems”的论文。该论文通过水浴加热的方式将STF封装在硅橡胶管中，成功地获得了具备高能量耗散性能的STF基纱线。然后，通过在STF基纱线表面涂覆CNTs/PDMS，研制了能对各种刺激响应的多功能智能纱线(C-STF基纱线)。基于C-STF基纱线编织的C-STF基织物在具备优良抗冲击性能的同时还可以对外界刺激做出响应。

STF基纱线和C-STF基纱线的制备与表征

图2. 材料的微观形态表征。

STF的流变性能

  测试了不同浓度剪切增稠液的流变性能。从图3可以看出，不同浓度的剪切增稠液均表现出明显的剪切增稠特性。随着STF浓度的增加，峰值粘度增大，临界剪切速率减小，说明剪切增厚效应随STF浓度的增加而增大。 图3. STF的流变性能。

STF基纱线和C-STF基纱线的力学性能

图5. 压缩过程的有限元模拟结果。

C-STF基纱线的传感性能

图6. C-STF基纱线的传感性能。

STF基织物和C-STF基织物的抗冲击性能

图7. STF基织物与C-STF基织物的抗冲击性能。

C-STF基织物的冲击传感性能及运动监测功能

 图9. C-STF织物的运动监测性能。

  综上所述，该工作研制了一种具有优异能量耗散性能和传感能力的多功能柔性纱线，基于该纱线编织出的智能织物具备良好的抗冲击性能和智能监测功能。这种抗冲击性能优异的复合材料在人体监测和防护方面显示出了广阔的应用前景，也为智能可穿戴防护装备的发展提供了重要的指导。论文第一作者为中国科大工程科学学院博士研究生张峻硕，通讯作者为中国科大工程科学学院龚兴龙教授和王宇副教授。

  原文链接：

  Junshuo Zhang, Yu Wang, Jianyu Zhou, Jianpeng Wu, Shuai Liu, Min Sang, Bing Liu, Yucheng Pan and Xinglong Gong, Multi-functional STF-based yarn for human protection and wearable systems, Chem. Eng. J., 2022. DOI: 10.1016/j.cej.2022.139869.

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139869