可穿戴且可集成的核心纺纱纱线：用于实现基于湿度的能量收集及自供电的智能监测系统

《Advanced Fiber Materials》：Wearable and Integrable Core-Spun Yarns for Moisture-Enabled Energy Harvesting and Self-Powered Intelligent Monitoring

湿度自供能可穿戴电子器件研究：通过共电纺丝制备Ag-PVA纳米纤维芯纱，构建锌基芯电极-PVA/LiCl纳米纤维吸湿层-银壳复合结构，优化LiCl浓度至0.2 wt.%实现0.75V输出与持续超万秒稳定工作，结合深度学习与t-SNE分析可精准识别多模式呼吸并支持无线异常预警，拓展智能纺织品与自供电医疗穿戴应用。

　　

摘要

人类的呼吸、出汗以及皮肤蒸发会不断释放水分，这使得湿度成为可穿戴电子设备的一种有前景的、自给自足的能源。然而，传统的薄膜型湿度驱动发电机在柔韧性和与可穿戴平台的集成方面存在局限性。在这里，我们介绍了一种通过共轭静电纺丝技术制备的银（Ag）-聚乙烯醇（PVA）纳米纤维芯纺纱线（APNCY），该纺纱线具备湿度驱动的发电功能。其结构由锌芯电极、PVA/LiCl纳米纤维吸湿层和喷涂银壳组成，能够高效收集环境中的湿度。LiCl的浓度对纤维的形态和吸湿性能有显著影响，使用0.2 wt.% LiCl制备的APNCY在95%相对湿度（RH）下可输出约0.75伏特（V）和0.034毫安（mA）的电压，并且能够稳定运行超过10000秒。得益于这种纺纱线的结构，该设备可以方便地与人体接触以采集信号。结合深度学习算法和t-分布随机邻域嵌入（t-SNE）特征空间分析，该设备能够高精度地识别多种呼吸模式，并支持自供电的无线异常预警功能，展现出在智能纺织品、被动生理监测和自供电可穿戴医疗应用方面的巨大潜力。

图形摘要

人类的呼吸、出汗以及皮肤蒸发会不断释放水分，这使得湿度成为可穿戴电子设备的一种有前景的、自给自足的能源。然而，传统的薄膜型湿度驱动发电机在柔韧性和与可穿戴平台的集成方面存在局限性。在这里，我们介绍了一种通过共轭静电纺丝技术制备的银（Ag）-聚乙烯醇（PVA）纳米纤维芯纺纱线（APNCY），该纺纱线具备湿度驱动的发电功能。其结构由锌芯电极、PVA/LiCl纳米纤维吸湿层和喷涂银壳组成，能够高效收集环境中的湿度。LiCl的浓度对纤维的形态和吸湿性能有显著影响，使用0.2 wt.% LiCl制备的APNCY在95%相对湿度（RH）下可输出约0.75伏特（V）和0.034毫安（mA）的电压，并且能够稳定运行超过10000秒。得益于这种纺纱线的结构，该设备可以方便地与人体接触以采集信号。结合深度学习算法和t-分布随机邻域嵌入（t-SNE）特征空间分析，该设备能够高精度地识别多种呼吸模式，并支持自供电的无线异常预警功能，展现出在智能纺织品、被动生理监测和自供电可穿戴医疗应用方面的巨大潜力。

图形摘要