该研究以题为“Tussah silk-inspired bionic fiber integrating ultrasensitive sensing and active biological protection”发表在Chemical Engineering Journal上。

图1设计与制造集成传感与生物防护的仿生纤维。（a）Ti的制造工艺3C2TxMXene，（b）ZIF-8，（c）仿生纤维。以下示意图为（d）监测人体关节的应变感应机制，以及（e）抗菌和驱蚊机制。

图2 仿生纤维的构造与特性分析。（a） Ti的透视微弱显微成像3C2Tx墨西哥。（b–d）ZIF-8的形态和元素特征描述：（b）SEM图像，（c）透射电子显微镜图像，（d）EDS元素映射。（e）追踪不同制造阶段纤维的横断面SEM图像。表面EDS元素映射，分别是（f）MPMT和（g）WMPMT光纤。

图3 仿生纤维物理特性的表征。（a）拉伸应力-应变曲线。比较（b）断裂应力和（c）断裂应变（n=3）。（d） WMPMT光纤的可伸缩性演示。（e）WMPMT纤维在不同应变下的拉伸恢复曲线。（f） MPMT和WMPMT纤维的弹性回收率。（g） WMPMT纤维在100%应变下进行200循环拉伸恢复测试。（h） 电导率 （n = 3）。（i）雷达物理性质图。

图4 仿生纤维的应变感应特性。（a） Ti的影响3C2TxMXene 专注于应变感应行为。应变依赖GF，（b）MT，（c）MPM4， （d） MPMT8，以及（e）MPMT12纤维。（f）最大GF和（g）最大感应范围（n=3）的统计比较。（h） 响应和恢复时间。（i）仿生纤维的阶梯拉伸感应行为。（j） 在宽应变范围（5%–90%）下的动态响应。在（k）5%、15%和50%应变下评估了100个周期的周期稳定性，以及（l）20%应变下1000个周期。

图5 感应机制示意图。（A–D）纤维表面感应层在不同拉伸应变（0%、30%、50%、100%）下的SEM图像。（e） 涂层断裂模型示意图（∞表示光纤电阻已超过仪器最大200 MΩ范围）。

图6 人体运动与生理信号监测。（A–F）对不同人类活动的紧张反应。（g） 连续运动状态的实时跟踪。

这种集成策略打破了传统智能纤维功能单一的限制，将高精度生理监测与抗菌防虫整合到同一材料中。该纤维能贴肤检测脉搏和关节运动，同时抑制细菌滋生并驱避蚊虫，尤其适合野外作业、军事防护或运动健康场景。未来可通过调控壳层厚度或组分适应不同防护需求，或与纺织工艺结合，推动可穿戴设备向多功能、高可靠方向升级，也为柔性电子材料的集成设计提供了新思路。

参考文献：DOI: 10.1016/j.cej.2026.179367