综述：纳米材料在智能可穿戴纤维与纺织品中的应用：批判性综述

这篇综述系统总结了碳纳米管(CNTs)、石墨烯、MXene、导电聚合物和金属纳米线等纳米材料在智能可穿戴纤维与纺织品中的最新进展。文章重点阐述了这些材料的制备方法、力学/电学性能优化策略，及其在健康监测(health monitoring)、个人热管理(personal thermal management)和电磁屏蔽(EMI shielding)等领域的应用，同时探讨了当前面临的界面稳定性、环境耐久性和规模化生产等挑战。

　　

引言

柔性电子产品如可弯曲触摸屏、可拉伸能量转换器件近年备受关注。与传统刚性器件相比，轻质柔性可穿戴设备能无缝贴合人体曲线，实现实时生理数据监测。作为可穿戴设备的重要分支，兼具高透气性和舒适性的智能纤维与纺织品正引发服装革命。通过引入碳纳米管(CNTs)、石墨烯等纳米材料，可同时提升穿戴产品的功能性和柔韧性。

导电纳米材料

石墨烯

这种二维碳纳米材料由sp²杂化轨道构成六方蜂窝晶格，厚度仅0.34 nm，具有超高导电性(10⁶ S·m^-1)和热导率(5300 W·mK^-1)。Wang团队通过氧化石墨烯(GO)还原法制备的防水透气电子织物，经聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装后具备自清洁特性，可监测人体运动。

碳纳米管(CNTs)

一维纳米管材料具有超高长径比和载流子迁移率(15,000 cm²·V^-1·s^-1)。Qi团队通过静电纺丝制备的核壳结构CNTs/聚氨酯(PU)纳米纤维纱线，灵敏度极高且无佩戴异物感，是柔性电子织物的理想材料。

MXene

二维过渡金属碳氮化物(Mn₊₁X_nT_x)通过酸蚀MAX相获得，具有可调表面化学特性。Han团队开发的MXene薄膜通过电化学驱动离子插层，实现电磁屏蔽性能的动态调控(屏蔽效率49.2 dB)，在航空航天领域潜力巨大。

智能可穿戴系统

个人健康监测传感器

Chen团队设计的MXene诱导银纳米线(AgNWs)/石墨烯核鞘纤维，在100%应变下仍能稳定响应，可将关节运动转化为医疗监测信号。Uzun开发的MXene改性纤维素纱线传感器，经45次洗涤后性能不变，压力灵敏度达6.02。

焦耳热管理

石墨烯/相变材料复合纤维通过固-液相变储放热，能在-20°C至60°C宽温域维持人体舒适温度。MXene/ANF核壳纤维的导电网络在3V电压下可快速升温至75°C，适用于极地作业服装。

光热转换系统

Ding团队制备的MXene复合纳米纤维具有单向导热特性，可用于术后光热治疗。实验显示其1分钟近红外照射即可达到50°C以上治疗温度，有效抑制癌细胞复发。

挑战与展望

当前面临纳米材料长期生物相容性验证(如CNTs可能引发炎症)、规模化生产成本高(单层石墨烯制备昂贵)等问题。未来需通过多学科交叉，开发自修复、能量自主的设计方案。随着AI技术融合，下一代智能纺织品将在医疗康复、环境监测等领域展现更大价值。