综述：电纺弹性纳米纤维赋能先进柔性可穿戴自供电集成传感器研究进展

（编辑推荐）本综述系统梳理了基于弹性纤维基质的可穿戴自供电集成传感器（Self-powered Integrated Sensors）研究进展，涵盖静电纺丝（Electrospun）制备技术、能量采集/存储器件（Energy Harvester/Storage Devices）及生物物理/电生理信号监测应用，为个性化医疗（Personalized Medicine）和智能人机交互（Human-Machine Interaction）提供创新解决方案。

　　

Abstract

自供电弹性纤维传感器凭借其柔性和无需外接电源的特性，在智能可穿戴领域获得广泛应用。通过整合能量采集装置、储能单元和传感模块，这类系统实现了从生物力学信号监测到实时数据传输的全链条功能。静电纺丝技术制备的弹性纳米纤维基质（Elastomeric Nanofiber Substrates）因其高比表面积和可调力学性能，成为构建压电式（Piezoelectric）和摩擦电式（Triboelectric）能量转换器的理想载体。

能量采集与传感机制

基于纤维的纳米发电机（Nanogenerators）主要依赖压电效应（Piezoelectric Effect）和接触起电效应（Contact Electrification）。聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维通过β相结晶增强压电输出，而聚二甲基硅氧烷（PDMS）基纤维阵列则通过微纳结构设计提升摩擦电荷密度。实验数据显示，优化后的纤维传感器灵敏度可达0.89 V/kPa^-1，响应时间<50 ms，满足人体运动监测需求。

生物医学应用

在脉搏波（Pulse Wave）监测中，纤维传感器能捕捉桡动脉0.1 mm级位移；用于肌电信号（EMG）检测时，信噪比（SNR）较传统电极提升40%。集成系统通过蓝牙5.0模块实现心电（ECG）信号无线传输，功耗仅2.3 mW。典型案例包括：

• 糖尿病足压力分布监测袜（Pressure-Sensing Socks）

• 帕金森病震颤量化评估手套

• 脑机接口（BCI）触觉反馈系统

挑战与展望

当前瓶颈在于环境稳定性（85%湿度下性能衰减35%）和大规模生产良率（<60%）。未来趋势指向多模态传感融合（Multimodal Sensing）和可降解纤维基板开发。通过引入机器学习算法，自供电系统有望实现病理特征自动识别，推动居家诊断（Home-Based Diagnosis）范式革新。