全纤维功率纺织品，利用不同的工作原理，如摩擦电、电磁学和压电学来收集人体运动机械能。然而，受其工作原理的限制，全纤维功率纺织品通常依赖多层结构设计，例如将不同功能的层进行三维堆叠，或将核壳结构的功率纤维编织成层。多层结构的设计不仅使功率纺织品的能量收集功能单一，而且限制了其功率密度的进一步提高。此外，多层结构也对功率纺织品的穿着舒适性和机械稳定性提出了挑战。因此，开发一种结构简单、功能多样的新型能量收集技术，对于推动智能织物和可穿戴电子产品的实际发展至关重要。

图1 单层结构全纤维织物及其工作原理

  近期，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王杰研究员、王中林院士团队报道了一种单层结构的多功能全纤维织物来收集人体机械能。具体方法是将导电纤维（直径可以比头发丝细）集成到商用纺织品的任何位置，在不牺牲穿着舒适性的前提下，通过静电感应原理来收集纺织品自身摩擦时界面静电击穿产生的静电能。这种新的能量收集机制已经在他们最近的工作中得到了验证（Sci. Adv. 2024, 10, eado5362）。该单层功率纺织品克服了静电击穿对输出性能的限制，实现了高平均功率密度（2 W m^-2 Hz^-1），是目前全纤维功率纺织品的2倍，此外，安全的静高电压（超过6 kV）创造性地赋予了全纤维织物的空气净化和抗菌功能，在收集人体机械能的同时促进了人体健康。同时，提出了一个量化的纺织材料摩擦系列，包含64对商用纺织材料对，不仅展示了此策略的普适性，并为大规模生产和应用提供指导。最后，展示了其在自驱动智能服装中的应用。该工作以“A Multifunctional Power Textile Based on Interfacial Electrostatic Breakdown”为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2025, e09809）。文章第一作者是中国科学院北京纳米能源与系统研究所何礼霞博士和高毅奎博士。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图2 穿戴舒适性测试

图3 电学输出性能的调控与优化

图4 商用纺织品材料对的量化摩擦序列

图5 应用展示

  该工作提出了一种全新的全纤维功率纺织品策略，通过一种简单而有效的设计，将导电纤维缝入商用纺织品中，以有效地就地收集人体机械能。用导电纤维代替原有的纺织纤维，既保留了原有的纺织结构，又保持了穿着舒适性，具有广泛的材料兼容性和可扩展性。更重要的是，导电纤维通过纺织品之间的静电击穿效应捕获静电能量，克服了传统静电击穿对输出功率的限制。这一突破性技术不仅实现了高功率密度，而且还产生了高安全电压（6千伏），创造性地提供了空气净化和抗菌的多功能。总体而言，该工作以极简的结构、高输出功率和多功能特性，使智能纺织品有效地收集人体机械能，促进人体健康。通过集成柔性的电源管理电路和各种可穿戴传感器，此策略为实现自供电健康监测、环境传感和人机交互提供了坚实的基础。

  原文链接 http://doi.org/10.1002/adfm.202509809