随着通讯技术、网络和数据库技术迅猛发展,逐渐步入信息化与数字化时代,可穿戴设备已经扩展到科技、医疗、生活等领域。现有研究技术中开发的可穿戴智能设备大多属于外部入侵式,往往存在与身体接触生硬、监测范围局限等缺点,因此开发出更加贴合人体、穿着舒适的柔性智能传感纺织品成为可穿戴技术发展的关键目标之一。针织基柔性传感器是将针织技术与导电材料、电子信息技术相融合获得的产品。相比于其他编织方式,针织物独特的线圈串套结构能够使面料具有更好的弹性与延伸性,还能使织物在拉伸过程中最大程度地保留纱线原本的特质。针织技术还能通过结构变化获得更为复杂的三维结构,以更灵活的编织手段获得所需产品,满足可穿戴设备对舒适性、延伸性、透气性、可穿戴性和可洗性等各方面要求。针织基柔性智能纺织品的深入研究对人类生活质量、医疗保健水平、军事作战能力等方面的提升都具有重要意义。电容式传感器由两块电极以及中间的介电层组成,目前学者研究的织物结构柔性电容式传感器通常是利用涂覆、贴附等技术组合而成的。横编全成形技术具有优越的成形性,通过多变的组织结构直接将导电纱线织入织物中,利用局部编织技术还可以获得异形结构织物,在制备可穿戴柔性传感器方面具有得天独厚的优势。MXene材料的亲水特性使其能够与天然纤维素纤维之间建立界面联系,制备出导电性能良好的纱线,且对纱线强力影响较小。因此,经MXene材料处理后的天然纤维纱线能够结合横编全成形技术制备成吸湿性好、接触体感舒适的可穿戴柔性传感器。本课题首先制备了一种基于MXene材料的柔性导电棉纱,通过形貌观察、结构分析和性能测试,验证其物理性能与导电性能;利用SDS-ONE APEX3设计系统探索平行板结构、十字交叉结构与阵列结构电容式传感器的成形原理与工艺设计;利用岛精四针床全成形电脑横编机器制备了以针织横编间隔织物为基材的针织全成形间隔结构电容式传感器,实现了传感器电极与介电层的一体成形。随后对针织全成形柔性电容式传感器的物理性能展开研究,建立了横编间隔织物压缩力学模型,分析了其单次压缩行为、重复压缩循环行为等机械性能,研究了针织全成形间隔织物不同厚度下的透气、透湿性能;分析了针织全成形柔性电容式传感器的传感性能,包括灵敏度、响应时间、迟滞性、重现性等,讨论了压缩距离与压缩频率对传感性能输出的影响。将针织全成形柔性电容式传感器应用于手指压力、久坐监测、物体称重等信号监测场景中;通过针织全成形工艺结构变化制备得到异形结构智能鞋垫,对人体站立、抬脚姿势进行足部压力分布测试与步频测试,达到无感监测人体信号的效果。实验结果表明,棉纱作为基体材料,与Ti3C2材料间能够形成氢键、静电吸附等界面相互作用,处理20 min后得到的纱线具有良好的导电效果;利用制备的导电纱线进行全成形电容式应变传感器编织时,发现织物的间隔距离与间隔丝集圈密度有关,相邻两个集圈之间的线圈数量越多,织物的间隔距离越大。横编间隔织物作为柔性电容式传感器,其压缩过程主要经过了毛羽压伏-弹性形变-流变-致密化四个阶段。在70%应变范围内,随着织物厚度的增加,间隔织物所能承受的应力范围逐渐缩小。经过一定压缩次数后的间隔织物具有良好且稳定的压缩效果,同时因其特殊的织物结构展现出了优越的透气性与吸湿性,能够满足可穿戴产品所需要的舒适性。在对传感器进行单次压缩下电学实验中,初始间隔距离越大的传感器,可监测的压力范围越小;与此同时,初始间隔距离越大的传感器对压力感应越灵敏,灵敏度最高达到0.111 k Pa-1;传感器的滞后性小于8%,响应时间小于150 ms,且具有较好的可重复性、稳定性与耐久性。制备的柔性电容式压力传感器可以应用于人体手部动作监测、坐姿实时监测、简单称重等场景;此外利用针织全成形工艺实现的智能鞋垫能够及时反馈足部三个部位的压力大小与分布。利用针织全成形柔性传感器采集和监控人体信号,既可以突破当前智能传感器组装繁复、可穿戴性不好的问题,还能进一步通过遥感技术等实现远程操作、人机交互,在大健康领域具有重要的应用价值。