近期，东华大学王刚等与国家体育总局体育科学研究所李祥臣、愉悦家纺张国清等在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Dual‑Functionality Smart Textile for Personal Thermal Management”的研究成果。

该工作利用湿法纺丝、超声浸渍与连续毛细涂覆的制备工艺，提出“单纤维实现双功能集成”方案，在单一纤维中同步实现焦耳加热与温度监测，从结构上突破局限，显著提升循环稳定性并实现功能协同增效。该纤维在具备低压加热（1 V）的同时，更兼具较宽的范围温度传感窗口（0-110 °C）。在实际应用中，可通过调节工作电压（0–3 V）实现纤维温度在27.5–127.5 °C范围内的精准调控。这一连续制备工艺路线为多功能智能纤维的规模化制备开辟了新路径。

如图1所示，设计了一种圆柱形纤维状器件，将电容式温度传感与焦耳加热功能集成于单根可拉伸纱线（T‑CSEF）中。借助毛细管辅助逐层包覆策略，在弹性导电芯体上依次构筑了加热层、温敏介电层与可拉伸外电极。具体而言，将镀银纱线螺旋缠绕于湿法纺制的聚氨酯纤维表面，形成藤蔓状结构。该结构在大拉伸形变（0–300%）下仍能提供稳定导电通路，并便于后续纺织加工。以碳纳米管（CNT）涂层作为低压焦耳加热单元，同时以钛酸钡（BTO）介电层与可拉伸银（Ag）外电极构成圆柱形电容器，实现温度信号读取。所制备的多功能纱线可进一步编织为透气、可拉伸织物，兼具温度监测与动态加热功能，为全天候个人热管理及极端环境下的户外应用提供了实用化平台。

图1 T‑CSEF 纤维的结构与双功能工作原理

图2展示了连续毛细涂覆方法制备双功能热管理纤维的工艺。采用圆柱形电容器结构零高度的特性以及温敏介电层对温度变化的高敏感性，构建了集焦耳加热与温度传感于一体的功能体系。其中，CNT/PU层作为焦耳加热单元，实现低电压加热；而由外电极-温敏介电层-内电极（Ag-BTO/PU-Ag）构成的圆柱形电容结构则用于温度监测。文章分别阐述了焦耳加热机理和温度传感原理，并构建了从温度监测到焦耳加热再到温度反馈监测的闭环调控体系。

图2 T‑CSEF 纤维的制备、形貌与温度监控原理

图3呈现了T-CSEF纤维在低电压驱动下的焦耳加热结果。从1 V-3 V的电压变化过程中，纤维表面温度可由室温分别升高至约40 ℃，80 ℃以及125 ℃。在0%-100%拉伸下T-CSEF纤维仍可实现约65 ℃的稳定加热温度。由T-CSEF构建的织物在0%-60%拉伸条件下表现出良好的加热性能，其温度可达到约75 ℃。不同电压驱动下的焦耳加热结果，以及不同拉伸条件下的焦耳加热结果表明了T-CSEF纤维及其织物在日常使用过程中的应用潜力。

图3 T‑CSEF纤维的焦耳加热测试结果展示

图4展示了T-CSEF在不同温度下的电容信号测试结果。首先，通过连续拉伸条件下的电容信号测试，验证了T-CSEF纤维在0%-50%拉伸范围内的温度响应稳定性。进一步，不同温度下的连续电容信号测试结果表明T-CSEF具有宽温度区温度监测能力以及高温-低温循环稳定性，为其在未来极端环境中的温度监测应用提供了可能。

图4 T-CSEF纤维的温度监测效果展示

采用“连续毛细涂覆”策略制备的双功能热管理纤维进一步被应用到围脖等个人热管理织物中。图5展示了其在实际应用场景中的闭环调控系统设计，为该类智能热管理织物的商业化应用提供了新的设计思路。

图5 T-CSEF织物的实际应用及热管理系统闭环设计

综上所述，该工作设计的“湿法纺丝-超声浸渍-连续毛细涂覆”工艺为多种智能纤维制备提供了策略，有效提升了智能纤维的制备效率，为高性能智能纤维的制备提供了新思路。该策略是现有纺丝技术的“组合技”，仅需在既有设备与流程基础上优化调整，有望加速智能纤维的工业化开发与应用。