CN113235202B - 一种多功能织物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能织物，所述多功能织物包括传感纤维，其中所述传感纤维选自压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维和湿度传感纤维中的一种或两种以上。本发明具有以下优势：在纤维层面，着重研究纤维调控机理来实现其特定功能如感知、变色、发光、药物缓释等。在纺织层面，以功能纤维为基元，通过多经多纬优化排列的交织的手段实现纤维基离散传感单元的有机结合。在功能集成层面，通过构建复合材料功能纤维及其纱线成型方式，使得各个感知信号之间相互独立、互不干扰，通过调控二维纤维阵列编织技术实现对三维多功能传感。

Description

一种多功能织物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种多功能织物及其制备方法和应用。
背景技术
随着人工智能技术的发展，个体对高质量生活的追求促进了柔性可穿戴设备的发展。功能性纤维及纱线因其可集成于织物的可穿戴特性应用日益广泛。基于柔性可穿戴设备的蓬勃发展，纤维基传感器作为数字化医养可穿戴设备及人际交互设备的核心，处于采集人体健康生理信息和运动信息的最前端。以织物形态存在的隐形压力传感器，能够在不影响人们日常舒适的生活下，系统地采集到与人体健康密切相关的生理及运动信息，实现疾病的预防、运动检测、人机交互等功能。本专利具体涉及到一种将多物理/化学量传感、发光、变色、热管理、药物释放集成于一体的织物及其制备方法，该织物可用于治疗功能、健康监测、智能家居、人机交互等领域。
目前，具有单一功能的织物被广泛研究。国内专利CN108896217A公开了一种银纳米线/石墨烯/织物碳复合型柔性应力传感器，可用于检测包含手指、手腕、肘部、膝部、脚踝部位人体关节的运动。国内专利CN108896199A公开了一种湿敏纤维，通过敏感纤维电阻的变化来监测温度或湿度变化，具有较高的稳定性和灵敏度，轻薄可贴附，能舒适地贴合在人体皮肤表面，实现长期、实时监测的目的。国内专利CN1104124870A公开了一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法，通过印刷电极和功能薄膜实现对湿度的检测。
国内专利CN108093535A公开一种高弹性电致发光纤维，发光纤维可以在拉伸量高达800％时依旧保持正常工作，可稳定循环拉伸量达到300％，超过100次的循环稳定性，最高发光亮度达到242.6cd/m2。该发光纤维可进一步编织成为衣物，具有很高的穿戴舒适性和美观的发光效果。国内专利CN1427652A公开一种电致发光纤维，在电场作用下，可持续发光的线状器件，它可在不同条件、环境下时间使用，发光线不因弯曲、摩擦而影响连续发光的完整性，柔软性和耐久性好，使用条件：30-300V交流电压,频率范围为50Hz-1500Hz。国内专利 CN110205705A公开了一种热致变色纤维，可以准确控制不同热致变色材料在纤维中的分布，生产效率高，适合规模化生产。国内专利CN108547010A公开了一种光/热双致变色纤维，成本低，工艺可控，且所制得的光/热双致变色纤维，性能稳定且具有较高的响应灵敏度，具有两种不同的变色效果，可用于纺织服装、化学防伪、传感器等领域。
中国专利CN 106617397A公开了一种药物缓释型功能真丝织物，包括真丝绸和衬布，所述真丝织物可以直接制成衣物，给缓释药物治疗患者穿戴出，通过魔术贴进行封闭，通过释药孔形成药物缓释，对相关疾病进行治疗。中国专利 CN 101332311A公开了一种具有药物缓释功能的载药编织网、其制造方法及其用途。该载药编织网包括编织网、基质和所载的药物,可以用作软组织修补材料、心脏起博器或除颤器的抑菌袋等。中国专利CN103816564A公开了一种长效缓释抗菌真丝编织型医用缝合线及其制备方法。所述的长效缓释抗菌真丝编织型医用缝合线，所述的芯纱和编织纱的表面皆包覆有抗菌涂层，所述的抗菌涂层中含有高分子可吸收材料和喹诺酮类抗菌药物。
然而，在实际应用中，具有单一压力传感功能的织物并不能满足人们面对恶劣环境、复杂环境时的需求。由功能纤维直接编织构型的多功能织物作为人类“第二皮肤”，其多层级多尺寸结构、穿着舒适性、功能多元化特性更符合人类对柔性可穿戴设备的需求。例如，国内专利CN111319320A公开了一种多功能电子织物及其构筑方法及应用，包括衬底织物层，加热层以及压力传感功能层，具备优异的力学响应、被动隔热、主动加热、PM及病毒过滤性能，透气性良好。国内专利CN110907501 A公开了一种应变不敏感的柔性可拉伸温度/湿度传感器及其制备方法。利用流延刮涂技术快速制备柔性基体层，在室温下将温度/湿度敏感导电填料与弹性体混合并通过3D打印的方式将温度/湿度敏感层半嵌入柔性基体层表面形成蛇形弯曲结构，有效实现消除外界应变不敏感的温度/湿度传感。国内专利CN107847132A公开了一种多功能纺织品传感器，包含：直接印刷的自电容式传感器、直接集成在纺织品上的温度/湿度大体积传感器、电致发光感测设备。感测和照明可以集成在具有不同几何形状的座椅、扶手和中央面板上应用在汽车车厢等环境。国内专利CN201588054U公开了一种对热湿具有双向调节功能的织物：在运动状态下能有效传递热湿、在静止状态下不管内衣是干燥还是汗液浸湿都能发挥良好的保温效果，从而防止一运动就出汗，和防止出汗后因湿冷而感冒，并有稳定的排汗性能。国内专利CN1040802971B公开了一种分区的功能织物，可以在服具的所需部位中并入两种、三种、四种或更多种性能特征元素实现导热、吸热、放热和芯吸水分等多种功能。国内专利CN110033880A公开了一种多功能柔性电子织物，包含第一电极层，介电层，第二电极层，绝缘保护层，可同时实现发光和加热的功能。国内专利CN107927934A公开了一种感温发光的多功能面料，包括表层、中间层和基层，其中中间层的上部植入了柔性硅晶太阳能电池板，中间层的下部植入了柔性电子电路板，通过贴身衣物中植入的柔性温度传感器去感知宝宝的体温，一旦体温超过正常温度，触发干簧管导通使碳纳米管弹簧在电流作用下拉伸变长，使一侧的塑胶压板压缩含有螺吡喃结构的无色高分子聚合物材料转变成红色。国内专利CN110258105A公开了一种多功能复合织物，通过在商用聚丙烯织物表面化学镀银后喷涂Fe3O4和PDMS制成，具有优异的电磁屏蔽效能、超疏水性、电热和光热响应。国内专利CN109115266A公开了一种可穿戴多功能柔性传感器，该多功能柔性传感器结合了应变传感器和液体传感器的功能，在环境监测、人体运动和可穿戴领域都有广泛应用前景。彭等人(一种电化学传感织物及其制备方法，201810912249.8)将不同功能的纤维状传感器编织进织物中，构建了多功能化学传感织物。国内专利CN111678425A公开了一种透气防水的多响应织物传感器，传感器不仅透气防水，而且可以在不同外界应变与温度下表现出相应的电阻响应；制备方法简单，可大规模生产，且多响应织物传感器件具有优秀的传感性能与良好的环境稳定性。国内专利CN211095256U公开了一种具有自发热功能的湿法水刺非织造医用敷料，以使敷料自发热从而提升传统敷料的使用效果为目标。
然而，这些功能织物仅集成较少功能，不能同步实现多物理/化学量传感、发光、变色、热管理、药物释放等功能的集成。通过将多物理/化学量传感、发光、变色、热管理、药物释放集成于织物，可穿戴设备隐形于织物中。以多物理/化学量传感纤维为信息输入界面，发光、变色、热管理、药物释放纤维为信息输出界面，实现人体实时健康监测并实时治疗，同时可用于人机交互，智能家居等领域。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种多功能织物及其制备方法和应用。
具体来说，本发明涉及如下方面：
1、一种多功能织物，其特征在于，所述多功能织物包括传感纤维，其中所述传感纤维选自压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维和湿度传感纤维中的一种或两种以上。
2、根据项1所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物还包括功能纤维，所述功能纤维选自发光纤维、变色纤维和药物释放纤维中的一种或两种以上。
3、根据项2所述的多功能织物，其特征在于，所述功能织物由传感纤维和功能纤维构成。
4、根据项1所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物为单层结构或多层结构。
5、根据项4所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物为包括内层和外层的双层结构。
6、根据项5所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由发光纤维和药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维构成。
7、根据项5所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维、发光纤维和变色纤维构成。
8、根据项4所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物为包括内层、中间层和外层的三层结构。
9、根据项8所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由发光纤维和变色纤维构成，所述中间层由药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维构成。
10、根据项8所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由药物释放纤维构成，所述中间层由传感纤维构成，所述外层由发光纤维和变色纤维构成。
11、根据项8所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由发光纤维和变色纤维构成，所述中间层由传感纤维构成，所述外层由药物释放纤维构成。
12、根据项1所述的多功能织物，其特征在于，所述压力传感纤维，包括芯层和包层；所述芯层为电极层；所述包层为介电层。
13、根据项12所述的多功能织物，其特征在于，所述介电层包括聚合物。
14、根据项12所述的多功能织物，其特征在于，所述电极层包括导电丝。
15、根据项14所述的多功能织物，其特征在于，所述电极层为一根导电丝或由两根以上的导电丝形成。
16、根据项15所述的多功能织物，其特征在于，所述电极层由两根以上导电丝加捻形成，优选为三根导电丝加捻形成。
17、根据项15所述的多功能织物，其特征在于，所述电极层中两根以上的导电丝绕所述压力传感纤维的轴线呈螺旋结构。
18、根据项12所述的多功能织物，其特征在于，电极层为导电丝；所述介电层为短纤包裹层。
19、根据项18所述的多功能织物，其特征在于，所述短纤包裹层由短纤材料制成，所述短纤材料选自合成化纤和天然纤维中的一种或两种以上。
20、根据项13所述的多功能织物，其特征在于，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的PMMA复合材料、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯、聚亚苯基砜树脂、聚醚砜树脂、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚胺酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚偏二氯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙二醇、热塑性弹性体、低密度聚乙烯、聚乙二醇、高密度聚乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上，优选为聚对苯二甲酸乙二酯、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚碳酸酯、热塑性弹性体、氟树脂中一种或两种以上。
21、根据项14-19所述的多功能织物，其特征在于，所述导电丝选自碳质材料、涂有金属导电材料的天然纤维、涂有金属导电材料的合成纤维、金属丝、金属纱线、导电聚合物、液态金属、低熔点金属中的一种或两种以上，优选为铜丝，其中，所述碳质材料包括碳纤维。
22、根据项12所述的多功能织物，其特征在于，其截面形状包括圆形、椭圆形或多边形。
23、根据项12所述的多功能织物，其特征在于，所述压力传感纤维的最大拉伸比为0％～1000％。
24、根据项1所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维包括拉力感知层，所述拉力感知层包括聚合物材料和导电材料，以在所述拉力感知层中所占的质量百分比计，所述导电材料为0.01％-50％，优选为1％-20％，所述聚合物材料为50％-99.99％，优选为90％-99％。
25、根据项24所述的多功能织物，其特征在于，所述聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、氟树脂、聚氨酯、氟树脂改性的聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃类共聚物、环烯烃聚合物、聚偏氟乙烯、聚亚苯基砜树脂、聚醚砜树脂、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚甲醛、聚苯醚、聚对苯二甲酸丙二酯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚偏二氯乙烯树脂、醋酸乙烯酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩乙醛、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物中的一种或两种以上，优选为苯乙烯- 乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚氨酯。
26、根据项24所述的多功能织物，其特征在于，所述导电材料选自碳纳米管、炭黑、碳纤维、石墨烯、Mxene、PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺、金纳米线 /颗粒、银纳米线/颗粒、铜纳米线/颗粒、铁纳米线/颗粒等金属纳米材料中的一种或两种以上，优选为石墨烯和/或Mxene。
27、根据项26所述的多功能织物，其特征在于，所述导电材料为石墨烯和 Mxene，且所述石墨烯与Mxene的质量比为1：(0.2-5)，优选为1：(1-3)，更优选为1:2.5。
28、根据项24所述的多功能织物，其特征在于，在所述拉力感知层的表面还设置有疏水层，所述疏水层包括疏水聚合物材料，所述拉力感知层的厚度与所述疏水层的厚度比为1：(0.2-10)。
29、根据项28所述的多功能织物，其特征在于，所述疏水材料选自派瑞林、氟碳蜡、氟树脂、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯衍生物、聚二甲基硅氧烷衍生物、聚氨酯衍生物、聚酰亚胺衍生物、聚氯乙烯衍生物、聚对苯二甲酸乙二醇酯衍生物、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蜡等合成高分子熔体聚合物，硅氧烷材料等有机-无机杂化材料中的一种或两种以上，优选为聚二甲基硅氧烷、派瑞林或氟树脂。
30、根据项24或28所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力感知层内设置有至少一个导电芯层，所述导电芯层包括电极材料，所述导电芯层直径为10μm -150μm，优选为10μm-50μm。
31、根据项30所述的多功能织物，其特征在于，所述电极材料选自金属丝、金属纱线、碳质材料、电聚合物材料、表面涂覆有金属、碳质材料、电聚合物材料的合成纤维、表面涂覆有金属、碳质材料、电聚合物材料的天然纤维或液态金属材料中的一种或两种以上。
32、根据项31所述的多功能织物，其特征在于，所述金属丝选自铜丝、钨丝、镍铬丝、不锈钢丝、铂丝、钼丝、金丝或银丝；
所述金属纱线选自不锈钢纱、铁纤维纱、铜纱或银纱；
所述碳质材料选自碳纳米管、炭黑、碳纤维或石墨烯或Mxene；
所述电聚合物材料选自PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺；
所述表面涂覆有金属的合成纤维选自涂有金、银、镍及其合金、碳纳米管、炭黑、石墨烯、Mxene、PEDOT:PSS的涤纶纤维、氨纶纤维、腈纶纤维、锦纶纤维、聚丙烯纤维、聚偏氟乙烯(PVDF)纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、丙烯酸纤维或聚酯纤维；
所述表面涂覆有金属的天然纤维选自涂有金、银、镍及其合金、碳纳米管、炭黑、石墨烯、Mxene、PEDOT:PSS的棉、羊毛、亚麻、丝绸纤维；
所述液态金属材料选自镓铟合金或镓铟锡合金。
33、根据项30-32任一项所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力感知层内设置有多个导电芯层时，多个所述导电芯层沿所述拉力感知层的轴向离散设置。
34、根据项33所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的截面选自三角形、矩形、圆形、多边形、不规则形状中的至少一种。
35、根据项33所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的直径为1μm-3000μm，优选为50μm-1000μm，进一步优选为500μm；
所述拉力传感纤维的拉力传感灵敏度在范围1-500，优选为10-500；
所述拉力传感纤维的最大拉伸比为0％-3000％，优选为300％-1000％。
36、根据项1所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感纤维包括包层和芯层，所述包层包括聚合物材料和温敏材料，所述芯层包括聚合物材料。
37、根据项36所述的多功能织物，其特征在于，所述芯层由聚合物材料组成。
38、根据项36所述的多功能织物，其特征在于，所述芯层包括聚合物材料和温敏材料。
39、根据项36-38中任一项所述的多功能织物，其特征在于，以所述包层的总质量为基础，所述包层中所述温敏材料的质量占比X为1％～40％，优选为 20％～40％，更优选为35％～40％。
40、根据项38所述的多功能织物，其特征在于，以所述芯层的总质量为基础，所述芯层中所述温敏材料的质量占比Y为1％～30％，优选为1％～10％，更优选为1％～5％。
41、根据项40所述的多功能织物，其特征在于，X≥Y。
42、根据项36-41中任一项所述的多功能织物，其特征在于，所述聚合物材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的PMMA复合材料(F-PMMA)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚亚苯基砜树脂(PPSU)、聚醚砜树脂(PES)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚胺酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙二醇(PEG)、热塑性弹性体(TPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙二醇(PEG)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上；
优选地，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、环烯烃共聚物 (COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚碳酸酯(PC)、热塑性弹性体(TPE)、氟树脂中的一种或两种以上；
更优选地，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
43、根据项36-42中任一项所述的多功能织物，其特征在于，所述温敏材料包括MXene、金属纳米粒子、金属纳米线、无定型碳、石墨粉、碳纳米管、石墨烯、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或两种以上；
优选地，所述温敏材料包括MXene。
44、根据项36-43中任一项所述的多功能织物，其特征在于，所述包层中还包括至少一个导电体；
优选地，所述导电体由选自以下的一种或两种以上形成：金属丝、金属纱线、碳质材料、导电聚合物、金属纳米材料、表面涂覆有金属的合成纤维、表面涂覆有金属的天然纤维、低熔点金属材料、低熔点合金材料；
更优选地，所述金属丝选自铜丝、钨丝、镍铬丝、不锈钢丝、铂丝、钼丝、银丝及其合金丝中的一种或两种以上；
所述金属纱线选自不锈钢纱、铁纤维纱、铜纱、银纱中的一种或两种以上；
所述碳质材料选自碳纳米管、炭黑、碳纤维、石墨烯、Mxene中的一种或两种以上；
所述导电聚合物选自PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺中的一种或两种以上；
所述金属纳米材料选自金纳米线/颗粒、银纳米线/颗粒中的一种或两种以上；
所述表面涂覆有金属的合成纤维选自表面涂覆有金、银、镍或其合金的涤纶纤维、氨纶纤维、腈纶纤维、锦纶纤维、聚丙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维中的一种或两种以上；
所述表面涂覆有金属的天然纤维选自表面涂覆有金、银或镍的棉花、羊毛、亚麻、丝绸纤维中的一种或两种以上；
所述低熔点金属材料为Sn；
所述低熔点合金材料为共晶镓铟(EGaIn)。
45、根据项36-44中任一项所述的多功能织物，其特征在于，其还包括疏水层，所述疏水层包覆所述包层；
优选地，所述疏水层由选自以下的一种或两种以上形成：派瑞林、氟碳蜡、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 (SBCs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯衍生物、聚二甲基硅氧烷衍生物、聚氨酯衍生物、聚酰亚胺衍生物、聚氯乙烯衍生物、聚对苯二甲酸乙二醇酯衍生物、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物，聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蜡、硅氧烷材料；
更优选地，所述疏水层由派瑞林形成；
进一步优选地，通过热拉制工艺、化学气相沉积工艺或涂覆工艺制备所述疏水层。
46、根据项36-45中任一项所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感纤维的直径为0.003～20000μm，优选为200～800μm，更优选为500μm。
47、根据项1所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度传感纤维包括湿度感知层和在所述湿度感知层内设置的导电丝，所述湿度感知层包含聚合物和在聚合物中分布的湿度敏感材料。
48、根据项47所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度感知层包括自内而外设置的湿度感知芯层和湿度感知包层，所述湿度感知包层内设置导电丝，所述湿度感知芯层包含聚合物和在聚合物中分布的湿度敏感材料，所述湿度感知包层包含聚合物和在聚合物中分布的湿度敏感材料。
49、根据项47所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度敏感材料选自金属氧化物湿敏材料、硅湿敏材料、陶瓷湿敏材料、自聚酰亚胺、聚苯乙烯、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素、石墨烯、MXene、无定型碳、石墨粉、碳纳米管中的一种或者两种及以上。
50、根据项49所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度敏感材料为石墨烯和MXene。
51、根据项50所述的多功能织物，其特征在于，MXene和石墨烯的质量比为0.01～100，优选的质量比为1～10。
52、根据项47所述的多功能织物，其特征在于，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的PMMA复合材料(F-PMMA)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物 (COP)、聚碳酸酯(PC)、聚亚苯基砜树脂(PPSU)、聚醚砜树脂(PES)、聚乙烯亚胺 (PEI)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚胺酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙二醇(PEG)、热塑性弹性体(TPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、聚乙二醇(PEG)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上，优选的，选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚碳酸酯(PC)、热塑性弹性体(TPE)、氟树脂中的一种或两种以上。
53、根据项47所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度感知包层中湿度敏感材料的质量含量大于所述湿度感知芯层中湿度敏感材料的含量。
54、根据项53所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度感知包层中湿度敏感材料的质量占比为0.01wt.％-40wt.％，优选的为20wt.％-40wt.％。
55、根据项53所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度感知芯层中湿度敏感材料的质量占比为0.01wt.％-20wt.％。
56、一种项1-55中任一项所述的多功能织物的制备方法，其特征在于，使用刺绣法或编织法将传感纤维和功能纤维制备成多功能织物。
57、根据项56所述的制备方法，其特征在于，所述刺绣法选自错针绣、乱针绣、网绣、满地绣、锁丝、纳丝、纳锦、平金、影金、盘金、铺绒、刮绒、戳纱、洒线、挑花中的一种或两种以上。
58、根据项56所述的制备方法，其特征在于，所述编织法选自机织、针织、针织机织一体化中的一种或两种以上。
59、一种分布式多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件包括多功能织物、模数转换器、电源、蓝牙传输模块、和微型处理器，其中所述多功能织物为项1-55中任一项所述的多功能织物。
60、根据项59所述的多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件中纤维的纵向间距不小于10μm，优选为10μm～50cm，横向间距不小于 10μm，优选为10μm～50cm。
61、根据项59所述的多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件的空间功能点密度为不小于102m-2，优选为400m-2～104m-2。
本发明与现有技术相比，具有以下优势：在纤维层面，着重研究纤维调控机理来实现其特定功能如感知、变色、发光、药物缓释等。并与大规模纺织工艺的无缝对接。在纺织层面，以功能纤维为基元，通过多经多纬优化排列的交织的手段实现纤维基离散传感单元的有机结合。在功能集成层面，对应力、温度、湿度、变色、发光、药物缓释等物理/化学量进行深入研究，通过构建复合材料功能纤维及其纱线成型方式，使得各个感知信号之间相互独立、互不干扰，通过调控二维纤维阵列编织技术实现对三维多功能传感。集成前端信号处理和无线传输模块，实现对多物理场耦合刺激的精确灵敏感应纤维。通过优化编织手段实现多功能织物的柔软舒适性，并且其生产方式兼容于纺织产业。
附图说明
图1为单层结构多功能织物；
图2为由传感纤维与发光/变色层形成的双层结构多功能织物；
图3为由传感纤维与药物释放纤维形成的双层结构多功能织物；
图4为由传感纤维、发光/变色纤维与药物释放纤维形成的三层结构多功能织物；
图5为本发明分布式多功能织物器件。
其中：1、多功能织物，2、压力传感纤维，3、拉力传感纤维，4、温度传感纤维，5、湿度传感纤维，6、发光纤维，7、变色纤维，8、药物释放纤维，9、传感功能层，10、发光/变色层，11、药物释放层，12、模数转换器，13、微型处理器，14、蓝牙传输模块，15、分布式多功能织物器件。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明，应当理解，实施例仅用于进一步说明和阐释本发明，并非用于限制本发明。
除非另外定义，本说明书中有关技术的和科学的术语与本领域内的技术人员所通常理解的意思相同。虽然在实验或实际应用中可以应用与此间所述相似或相同的方法和材料，本文还是在下文中对材料和方法做了描述。在相冲突的情况下，以本说明书包括其中定义为准，另外，材料、方法和例子仅供说明，而不具限制性。以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供一种多功能织物，所述多功能织物包括传感纤维，其中所述传感纤维选自压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维和湿度传感纤维中的一种或两种以上。即所述多功能织物中至少包含一种传感纤维。
本发明的多功能织物还可以进一步包括功能纤维，所述功能纤维选自发光纤维、变色纤维和药物释放纤维中的一种或两种以上。
本发明还提供一种多功能织物，所述多功能织物由传感纤维和功能纤维构成。
其中，所述压力传感纤维通过纤维间交叠的互电容原理传感，实现对外界压力大小的检测，通过外层疏水材料实现抗湿度干扰。
所述拉力传感纤维通过纤维内复合导电材料的拉阻原理传感，实现对外界拉力大小的检测。并通过正负电阻温度系数材料复合抵消温敏现象实现抗温度干扰，通过外层疏水层实现抗湿度干扰。
所述温度传感纤维通过纤维内温敏材料在温度变化时电阻变化的原理传感，实现对外界温度变化的检测。并通过内部支撑材料实现抗力干扰，通过外层疏水层实现抗湿度干扰。
所述湿度传感纤维通过纤维内湿敏材料在湿度变化时电阻变化原理传感，实现对外界湿度变化的检测。并通过正负电阻温度系数材料复合抵消温敏现象实现抗温度干扰，通过内部支撑材料实现抗力干扰。
在本发明中“传感纤维”和“感知纤维”可以互换使用。
所述的发光纤维是基于硫化物体系的长余辉电致发光材料，通过在电致发光材料周围施加交流电场激发电子碰撞，引起电子在能级间的跃迁、变化、复合产生发光。具体的，通过将硫化物体系的长余辉电致发光材料分散到聚合物基底材料中，在纤维中集成电极实现单纤维可调的电致发光纤维，对纤维施加高频的交流电压实现发光。
所述的变色纤维是基于热致变色变色微胶囊变色原理，通过纤维内导电材料的电热效应引起纤维内热致变色变色微胶囊变色。具体的，通过将热致变色变色微胶囊分散到聚合物基底材料中，通过在纤维内集成具有电热效应的导电材料实现对纤维颜色的精准调控。
所述药物缓释纤维内部包含一种或多种中草药绒/粉体/爆珠等药物，可在纤维层面、温度层面、压力层面实现药物缓释作用。具体的，其原理为药物微分子从纤维孔隙中进行缓释释放，药物粉体在不同的温度下热运动不同，释放程度不同，药物爆珠在不同的压力下作用效果不同，创造性融合非织、机织、针织纤维一体化加工，实现抗菌、消炎、防病、治病等功能。可实现抗菌、消炎、防病、治病等功能。
所述传感纤维选自压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维和湿度传感纤维中的一种或两种以上，是指所述传感纤维可以是压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维和湿度传感纤维四种纤维的任意组合物，可以包括其中的任意一种，任意两种，任意三种或者四种。所述功能纤维选自发光纤维、变色纤维和药物释放纤维中的一种或两种以上，是指所述功能纤维可以包括发光纤维、变色纤维和药物释放纤维三种纤维中的任意一种，任意两种或者三种。
上述功能纤维可以是任何现有技术已经公开的纤维。
本发明所述的多功能织物可以为单层结构或多层结构，例如可以为双层结构、三层结构、甚至更多层结构。
在一个具体的实施方式中，所述多功能织物为单层结构。图1示出了一种实例的单层结构多功能织物结构，多功能织物1由压力传感纤维2、拉力传感纤维3、温度传感纤维4和湿度传感纤维5构成，并为单层结构。多功能织物 1同时具备压力传感功能、拉力传感功能、温度传感功能和湿度传感功能。当受到外界力、温、湿刺激时，压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维接受外界刺激信号并转换为电信号，进一步地，多功能织物1中还可以包含发光纤维和变色纤维，从而以发光纤维、变色纤维作为显示界面表达信息。多功能织物1中还可以进一步地包含药物释放纤维，从而使多功能织物1具备控制药物释放功能，可以进一步实现传感显示反馈一体化的医疗可穿戴系统。
图2和图3分别示出了两种双层结构的多功能纤维的结构。在一个具体的实施方式中，多功能织物1的结构如图2所示。多功能织物1的内层是由传感纤维构成的传感功能层9，外层是由发光纤维6和变色纤维7构成的发光/变色层10。其中，传感功能层9由压力传感纤维2、拉力传感纤维3、温度传感纤维4和湿度传感纤维5构成。
在一个具体的实施方式中，多功能织物1的结构如图3所示。多功能织物 1的内层是由药物释放纤维构成的药物释放纤维层11，外层是由传感纤维构成的传感功能层9。其中，传感功能层9由压力传感纤维2、拉力传感纤维3、温度传感纤维4和湿度传感纤维5构成。内层织物可实现药物缓释，药物缓释纤维内部可以包含一种或多种中草药绒/粉体/爆珠等药物，可在纤维层面、温度层面、压力层面实现药物缓释作用。其原理为药物微分子从纤维孔隙中进行缓释释放，药物粉体在不同的温度下热运动不同，释放程度不同，药物爆珠在不同的压力下作用效果不同，可实现抗菌、消炎、防病、治病等功能。外层传感功能层9。可实现对外界压力、拉力、温度、湿度的检测及感知作用。
在一个具体的实施方式中，多功能织物为双层结构。其中，内层由发光纤维和药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维构成。内层织物可实现药物缓释，所述药物缓释功能纤维内部包含一种或多种中草药绒/粉体/爆珠等药物，可在纤维层面、温度层面、压力层面实现药物缓释作用。其原理为药物微分子从纤维孔隙中进行缓释释放，药物粉体在不同的温度下热运动不同，释放程度不同，药物爆珠在不同的压力下作用效果不同，可实现抗菌、消炎、防病、治病等功能。外层织物为传感织物，其中，抗干扰的压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维周期性交替编织成感知层作为最外层。可实现对外界压力、拉力、温度、湿度的检测及感知作用。
在一个具体的实施方式中，多功能织物为双层结构。其中，内层由药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维、发光纤维和变色纤维构成。内层织物可实现药物缓释，所述药物缓释功能纤维内部包含一种或多种中草药绒/粉体/爆珠等药物，可在纤维层面、温度层面、压力层面实现药物缓释作用。其原理为药物微分子从纤维孔隙中进行缓释释放，药物粉体在不同的温度下热运动不同，释放程度不同，药物爆珠在不同的压力下作用效果不同，可实现抗菌、消炎、防病、治病等功能。外层织物为发光/变色层，可见光范围可实现照明作用，紫外LED范围可实现杀菌作用。
在一个具体的实施方式中，所述多功能织物为包括内层、中间层和外层的三层结构。所述内层由发光纤维和变色纤维构成，所述中间层由药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维构成。所述多功能织物通过最外层感知层检测力、热、湿等物理量。中间层的杀菌层通过纤维界/表面释放药物进行杀菌杀毒。最内层的发光/变色层紧贴皮肤通过发光到达治疗目的。
在一个具体的实施方式中，所述多功能织物为包括内层、中间层和外层的三层结构。所述内层由药物释放纤维构成，所述中间层由传感纤维构成，所述外层由发光纤维和变色纤维构成。所述多功能织物最外层的发光/变色层主要是用于显示和标识作用。中间层的感知层主要用于检测力、热、湿等物理量。最内层的杀菌层通过纤维界/表面释放药物进行杀菌杀毒。如图4所示，多功能织物1包括内层、中间层和外层。其中，内层为由药物释放纤维构成的药物释放层11，中间层为由传感纤维构成的传感功能层9。其中，传感功能层9由压力传感纤维2、拉力传感纤维3、温度传感纤维4和湿度传感纤维5构成。外层为由发光纤维6和变色纤维7构成的发光/变色层10。
在一个具体的实施方式中，所述多功能织物为包括内层、中间层和外层的三层结构。所述内层由发光纤维和变色纤维构成，所述中间层由传感纤维构成，所述外层由药物释放纤维构成。所述多功能织物最外层杀菌层，主要是通过纤维界/表面释放药物进行杀菌杀毒，中间层感知层，主要用于检测力、热、湿等物理量，最内层发光/变色层，主要是紧贴皮肤通过光照到达治疗目的。
本发明还提供上述多功能织物的制备方法，使用刺绣法或编织法将传感纤维和功能纤维制备成多功能织物。
其中，所述刺绣法选自错针绣、乱针绣、网绣、满地绣、锁丝、纳丝、纳锦、平金、影金、盘金、铺绒、刮绒、戳纱、洒线、挑花中的一种或两种以上。所述编织法选自机织、针织、针织机织一体化中的一种或两种以上。
本发明还提供一种分布式多功能织物器件，如图5所示，所述分布式多功能织物器件包括多功能织物1、模数转换器12、电源、蓝牙传输模块14、和微型处理器13，其中所述多功能织物1为上述任意一种多功能织物。
所述分布式多功能织物器件中纤维的布置可以根据需要设置。在一个具体的实施方式中，分布式多功能织物器件中纤维的纵向间距不小于10μm，优选为10μm～50cm，横向间距不小于10μm，优选为10μm～50cm。
所述分布式多功能织物器件的空间功能点密度也可以根据需要设置。在一个具体的实施方式中，所述分布式多功能织物器件的空间功能点密度为不小于 102m-2，优选为400m-2～104m-2。
实施例1
一、制备压力传感纤维，具体的操作步骤如下:
热压法制备预制棒包括以下步骤：(1)称取60g氟树脂，放入 100mm×22mm×22mm(长×宽×高)的模具中，该模具为不锈钢凹槽，凹槽四周用特氟龙薄膜包覆防止热软化后聚合物料与模具黏连。(2)将装有氟树脂的模具上下两侧覆盖不锈钢板，放入热压机，保证加压过程中受力均匀。设定热压机上温度为120℃，将模具中的混合料在1MPa的压力下预热3min后将压强升至5MPa，重复该步骤直至预制棒成型。(3)将热压完毕的预制棒用冲子取出后放入干燥箱中备用。
挤出法制备预制棒包括以下步骤：将上述60g氟树脂放入料筒中，选择空心结构模具，模具外径为25mm，长为100mm，设置加热温度为180℃，将料筒放入挤压机打开送棒，熔融挤出得到模具形状的预制棒。
空心结构预制棒的加工包括以下步骤：(1)将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150～300r/min, 通过车床将预制棒加工成横截面直径为20mm的圆形，长度100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为1.5mm，经钻台加工后得到外径为20mm内径为1.5mm空心预制棒，将得到空心预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到带孔结构的压力传感预制棒。
加捻结构电极层的制备包括以下步骤：将倍捻机转盘中固定线轴上的丝径为50μm的铜丝挂在转盘内侧挂钩上后，铜丝挂在长导管上，通过中芯孔从转盘外侧伸出，经过转盘上侧小孔，张力控制器后，牵引收线，形成加捻结构。
将上述制备的带孔结构的压力传感纤维预制棒进行热拉制拉丝包括以下步骤：(1)将上述三根铜丝加捻形成的导电丝缠绕在环形收纳线圈上，将导电丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在导电丝与金属丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为195℃，下温区温度设定为295℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。(3)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，张力计，牵引轴，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为500μm的压力传感纤维，结构如图1所示。
二、制备压力传感纱线，具体的操作步骤如下：
将上一步制得的压力传感纤维作为芯纱，再将芯纱外表面包覆具有疏水性能的聚偏氟乙烯(PVDF)纤维形成包芯纱，具体的操作步骤如下：
(1)将聚偏氟乙烯短纤粗纱在细纱机中，经牵伸装置倒入罗拉皮辊，得到 40支的聚偏氟乙烯短纤细纱；
(2)再将上述聚偏氟乙烯短纤细纱经环锭纺纱机，包覆在拉力传感纤维上，得到具有疏水性能的拉力传感纱线。
三、制备压力传感织物，具体的操作步骤如下：
上一步制得的压力传感纱线以刺绣的方式在购买的织物(本实施例中为牛仔布料，布料厚度为1mm)上形成正反面交替互锁结构，具体的操作步骤如下：
(1)将压力传感纱线穿过缝纫机针孔；(2)将商用织物置于缝纫机下，开始正面缝纫；(3)正面缝纫后，剪短线头在背面进行缝纫，使得纱线在织物正反面形成交替互锁结构，得到压力传感织物。
具体的，得到的压力传感织物中压力传感纤维的编织纵向间距为1mm，横向间距为1mm。
四、制备压力传感织物器件
分布式压力传感织物器件包括压力传感织物，模数转换器，电源，蓝牙传输模块(通信模块)，微型处理器等模块组装而成，具体如图5所示。具体的工作过程如下：
(1)纱线中导电丝连接至模数转换模块进行模数转换后，微型处理器进行数据处理后，经由蓝牙传输模块发射数据至终端设备，其中电源向模数转换器，蓝牙传输模块，微型处理器供电。(2)通过受到压力后，织物中压力传感纱线交叉点电容的变化大小感知压力的大小实现分布式压力传感，或通过受到压力后加捻形成的两根压力传感纱线中的互电容变化感知压力的大小实现压力分布式传感。(3)分布式压力传感织物器件中压力传感纤维的编织纵向间距为1mm，横向间距为1mm，编织间距决定了分布式压力传感织物器件的空间精度为 1mm2。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于压力传感纤维的制备方法不同，由此，得到的压力传感纤维也不相同，具体的操作步骤如下：
预制棒制备方法同实施例1，将60g氟树脂通过热压法或挤出法制备出预制棒。
制备具有3个轴向贯通孔(三个贯通孔在预制棒横截面上呈等边三角形，且预制棒的轴线位于该等边三角形的中心)的预制棒的加工包括以下步骤：(1) 将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150-300r/min,通过车床将预制棒加工成直径为20mm的圆形，长度 100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为1.5mm，经钻台加工后得到外径为20mm，在得到在预制棒横截面上呈等边三角形且预制棒的轴线位于该等边三角形的中心的三个贯通孔，贯通孔的直径为1.5mm的预制棒，将得到预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到三孔结构的压力传感预制棒(三孔的轴线与预制棒轴线的距离均为5mm)。
将上述制备的带孔结构的压力传感纤维预制棒进行热拉制拉丝包括以下步骤：(1)分别将三组丝径均为50μm的铜丝缠绕在三个环形收纳线圈上，将铜丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在铜丝与金属丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为195℃，下温区温度设定为295℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。(3)预制棒加热软化后，料头下落后，打开旋转电机，使预制棒以 10rpm/min旋转，纤维依次经过测径仪，张力计，牵引轴，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为500μm的压力传感纤维。
实施例3
实施例3与实施例1的区别仅在于导电丝为三根丝径50μm不锈钢丝加捻形成的导电丝材料，预制棒为氟树脂材料。
以上实施例1～3中的氟树脂为氟化的聚偏氟乙烯，分子量为18000。
对上述实施例中制得的压力传感织物器件通过LCR测试仪及压力试验机进行检测，具体步骤为将实施例中的样品织物放置压力试验机的测试平台上，并将两极导电丝连入LCR测试仪中，其中LCR测试仪和压力试验机共同连接电脑控制，实现同步输出。测试过程中，压力试验机以1mm/min的速度对样品进行施压，记录LCR与压力计的输出数据，拟合出灵敏度曲线，最终得到在压力＜2kPa范围内相应的灵敏度，详见表1。
表1：压力灵敏度结果
灵敏度/kPa<sup>-1</sup>
实施例1 0.5
实施例2 0.45
实施例3 0.4
实施例4
制备无电极拉力感知纤维，具体的操作步骤如下：
步骤一：制备拉力感知复合母料
(1)量取苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物(SEBS)颗粒92g、环己烷200mL、石墨烯2.29g，MXene 5.71g。
(2)将SEBS和环己烷加入烧杯混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌，直至颗粒充分溶解，得到SEBS和环己烷的均匀混合溶液。
(3)在混合溶液中加入石墨烯，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物(SEBS)、石墨烯、环己烷混合溶液。
(4)将混合溶液倒入锡箔纸折叠的20cm×20cm×2cm(长×宽×高)的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在 70℃温度下干燥48小时。
(5)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm的块状，放入干燥箱备用，即得到拉力感知复合母料，在所述拉力感知复合母料中石墨烯的质量分数为0.5％。
步骤二：所述拉力感知复合母料制备拉力感知预制棒(热压法)
(1)准备一个不锈钢半圆柱模具凹槽，大小为φ20mm×100mm，凹槽用聚四氟乙烯薄膜紧密包裹。
(2)将所述拉力感知复合母料放进不锈钢模具凹槽中，模具上部先覆盖一层聚四氟乙烯薄膜防止黏连，再覆盖上不锈钢板，平稳置入热压机中，温度设定180℃。
(3)模具先处于1MPa的压力下预热5min，再将加压至5MPa热压10min。
(4)将模具取出，继续加入所述拉力感知复合母料，重复上述步骤，直至成型。
(5)重复所有步骤，得到两个半圆柱预制棒，将其合并为一个完整的圆柱预制棒，并用耐热胶带包裹固定，放入管式炉中设定180℃热固化，得到拉力感知预制棒，所述预制棒致密均匀。
步骤三：拉力感知预制棒进行热软化拉丝制备得到拉力传感纤维
(1)将上述拉力感知预制棒固定在钻台的夹具中，在预制棒下端3mm处径向打孔，孔径根据钻头大小决定，直径为1.5mm。
(2)将预制棒固定在送棒装置上，预制棒的下端径向穿入金属丝，在金属丝下端固定20g砝码。
(3)打开加热炉，上温区温度设定为185℃，下温区温度设定为285℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。
(4)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，牵引轴，收丝装置，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为 500μm的拉力传感纤维。
实施例5(石墨烯：MXene＝1：2.5，8wt％，疏水层为氟树脂)
制备无电极，疏水层为氟树脂的拉力感知纤维，具体的操作步骤如下：
步骤一：制备拉力感知复合母料
(1)量取苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物(SEBS)颗粒92g、环己烷200mL、石墨烯2.29g，MXene 5.71g。
(2)将SEBS和环己烷加入烧杯混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌，直至颗粒充分溶解，得到SEBS和环己烷的均匀混合溶液。
(3)在混合溶液中加入石墨烯和MXene，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物(SEBS)、石墨烯、 MXene、环己烷混合溶液。
(4)将混合溶液倒入锡箔纸折叠的20cm×20cm×2cm(长×宽×高)的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在 70℃温度下干燥48小时。
(5)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm的块状，放入干燥箱备用，即得到拉力感知复合母料，在所述拉力感知复合母料中，石墨烯和 MXene的总的质量分数为8％。
步骤二：所述拉力感知复合母料制备拉力感知预制棒(热压法)
(1)准备一个不锈钢半圆柱模具凹槽，大小为φ20mm×100mm，凹槽用聚四氟乙烯薄膜紧密包裹。
(2)将所述拉力感知复合母料放进不锈钢模具凹槽中，模具上部先覆盖一层聚四氟乙烯薄膜防止黏连，再覆盖上不锈钢板，平稳置入热压机中，温度设定180℃。
(3)模具先处于1MPa的压力下预热5min，再将加压至5MPa热压10min。
(4)将模具取出，继续加入所述拉力感知复合母料，重复上述步骤，直至成型。
(5)重复所有步骤，得到两个半圆柱预制棒，将其合并为一个完整的圆柱预制棒，并用耐热胶带包裹固定，放入管式炉中设定180℃热固化，得到拉力感知预制棒的芯棒，所述芯棒致密均匀。
(6)准备一个不锈钢正方形模具凹槽，大小为25mm×25mm×100mm，凹槽用聚四氟乙烯薄膜紧密包裹。
(7)将氟树脂颗粒放进不锈钢模具凹槽中，模具上部先覆盖一层聚四氟乙烯薄膜防止黏连，再覆盖上不锈钢板，平稳置入热压机中，温度设定160℃。
(8)模具先处于1MPa的压力下预热5min，再将加压至5MPa热压10min。
(9)将模具取出，继续加入氟树脂颗粒，重复上述步骤，直至成型，得到一个完整的矩形预制棒，将预制棒机械加工为外径24mm，内径20mm的空心管，即拉力感知预制棒的包层。
(10)将步骤(9)得到的预制棒的包层套管在步骤(5)得到的拉力感知预制棒的芯棒外后，表面用耐热胶带包裹固定，放入管式炉中设定180℃热固化，得到拉力感知预制棒。
步骤三：拉力感知预制棒进行热软化拉丝制备得到拉力传感纤维
(1)将上述拉力感知预制棒固定在钻台的夹具中，在预制棒下端3mm处径向打孔，孔径根据钻头大小决定，直径为1.5mm。
(2)将预制棒固定在送棒装置上，预制棒的下端径向穿入金属丝，在金属丝下端固定20g砝码。
(3)打开加热炉，上温区温度设定为185℃，下温区温度设定为285℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。
(4)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，牵引轴，收丝装置，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为 500μm的抗干扰拉力传感纤维。
实施例6(石墨烯：MXene＝1：2.5，8wt％，疏水层为氟树脂，导电芯层为双电极铜丝)
制备双电极，疏水层为氟树脂的拉力感知纤维，具体的操作步骤如下：
步骤一：制备拉力感知复合母料
(1)量取苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物(SEBS)颗粒92g、环己烷200mL、石墨烯2.29g，MXene 5.71g。
(2)将SEBS和环己烷加入烧杯混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌，直至颗粒充分溶解，得到SEBS和环己烷的均匀混合溶液。
(3)在混合溶液中加入石墨烯和MXene，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物(SEBS)、石墨烯、 MXene、环己烷混合溶液。
(4)将混合溶液倒入锡箔纸折叠的20cm×20cm×2cm(长×宽×高)的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在 70℃温度下干燥48小时。
(5)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm的块状，放入干燥箱备用，即得到拉力感知复合母料，在所述拉力感知复合母料中，石墨烯和 MXene的总的质量分数为8％。
步骤二：所述拉力感知复合母料制备拉力感知预制棒(热压法)
(1)准备一个不锈钢半圆柱模具凹槽，大小为φ20mm×100mm，凹槽用聚四氟乙烯薄膜紧密包裹。
(2)将所述拉力感知复合母料放进不锈钢模具凹槽中，模具上部先覆盖一层聚四氟乙烯薄膜防止黏连，再覆盖上不锈钢板，平稳置入热压机中，温度设定180℃。
(3)模具先处于1MPa的压力下预热5min，再将加压至5MPa热压10min。
(4)将模具取出，继续加入所述拉力感知复合母料，重复上述步骤，直至成型。
(5)重复所有步骤，得到两个半圆柱预制棒，将其合并为一个完整的圆柱预制棒，并用耐热胶带包裹固定，放入管式炉中设定180℃热固化，得到拉力感知预制棒芯棒，所述预制棒芯棒致密均匀。
(6)准备一个不锈钢正方形模具凹槽，大小为25mm×25mm×100mm，凹槽用聚四氟乙烯薄膜紧密包裹。
(7)将氟树脂颗粒放进不锈钢模具凹槽中，模具上部先覆盖一层聚四氟乙烯薄膜防止黏连，再覆盖上不锈钢板，平稳置入热压机中，温度设定160℃。
(8)模具先处于1MPa的压力下预热5min，再将加压至5MPa热压10min。
(9)将模具取出，继续加入氟树脂颗粒，重复上述步骤，直至成型，得到一个完整的矩形预制棒，将预制棒机械加工为外径24mm，内径20mm的空心管，即拉力感知预制棒的包层。
(10)将步骤(9)得到的预制棒包层套管在步骤(5)得到的拉力感知预制棒芯棒外后，表面用耐热胶带包裹固定，放入管式炉中设定180℃热固化，得到拉力感知预制棒。
步骤三：拉力感知预制棒进行热软化拉丝制备得到拉力传感纤维
(1)将上述拉力感知预制棒固定在钻台的夹具中，在预制棒横截面中心处沿轴向进行贯彻打孔，同时在预制棒下端3mm处径向打孔，孔径根据钻头大小决定，直径为1.5mm。
(2)将预制棒固定在送棒装置上，将一卷直径为50μm左右的不锈钢纱线固定在预制棒上端并将线从预制棒中心孔穿过，预制棒的下端径向穿入金属丝，在打结后的金属丝和不锈钢线头下端固定20g砝码。
(3)打开加热炉，上温区温度设定为185℃，下温区温度设定为285℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。
(4)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，牵引轴，收丝装置，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为 500μm的抗干扰拉力传感纤维。
针对实施例4-6，测定拉力灵敏度、抗湿度干扰和抗温度干扰的性能。具体的，结果如表2所示。
其中，拉力灵敏度的具体测试方法为：利用数控电动平移台固定所述拉力传感纤维两端，同时所述拉力传感纤维的两端连接Keithley2450电表测试电阻大小，电机拉伸到特定距离进行不同形变量电阻大小测试，记录数据拟合直线，得到拉力灵敏度。
抗湿度干扰指标(湿度灵敏度)的具体测试方法为：将拉力传感纤维两端连接Keithley2450电表，在不同湿度环境测试电阻大小，记录数据拟合曲线，得到湿度灵敏度。
抗温度干扰指标(拉力灵敏度)的具体测试方法为：将拉力传感纤维两端连接Keithley2450电表，在不同温度环境测试电阻大小，记录数据拟合曲线，得到温度灵敏度。
表2拉力传感纤维的性能结果
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实施例7
制备温度传感纤维，其中，温度传感纤维芯层的聚合物材料为PET，包层的材料为MXene与PET，其中MXene的质量占包层的材料的总质量的20％。具体的操作步骤如下：
步骤一：得到形成包层的材料
(1)称取20g的MXene颗粒并与定量氯仿溶剂混合，玻璃棒搅拌后超声，使MXene在溶剂中分散均匀；
(2)将混合溶液置于磁力搅拌器避光搅拌，加入80g PET，直至颗粒完全溶解，得到PET、MXene、溶剂的混合溶液；
(3)将混合溶液用刮刀涂刮成薄膜，干燥后打碎成粉，置于烘箱中烘干除去溶剂，得到掺杂20wt.％MXene的PET与MXene复合的第一复合材料。
步骤二：得到形成芯层的材料
取芯层的聚合物材料PET。
步骤三：制备预制棒
(1)将PET颗粒填入25mm×25mm×100mm的方形柱体凹槽模具中，放入热压机中，设置热压温度为170℃，热压压强为15MPa，制备得到正方形截面边长为25mm、长为100mm的PET方形实心棒；
(2)将PET方形实心棒抛光打磨制备得到直径为16mm、长90mm的PET 圆形实心棒；
(3)依照(1)和(2)，将掺杂20wt.％MXene的第一复合材料填入模具中，热压得到正方形截面边长为25mm、长为100mm的第一复合材料方形实心棒；
(4)将第一复合材料方形棒抛光打磨制备得到直径20mm、长90mm的第一复合材料圆形实心棒，然后用钻铣床在第一复合材料圆形实心棒中心钻出直径为16mm的圆形通孔，得到第一复合材料空芯棒；
(5)将(2)中的PET圆形实心棒套入(4)中的第一复合材料空芯棒中，放入管式炉热固，热固温度为200℃，热固时间为20min，得到复合结构的预制棒。
步骤四：利用热拉制工艺制备温度传感纤维
(1)将预制棒夹在预制棒夹具中，调整预制棒夹具位置使预制棒对准拉丝塔加热炉中心位置并将预制棒插入加热炉中；
(2)待拉丝塔加热炉升温至330℃，预制棒软化料头掉落，使预制棒依次通过纤维测径仪，张力检测装置，辅助牵引轮，最后到收线盘；
(3)在合适张力20g下控制送棒速度0.2mm/min，调整牵引速度即可得到本实施例的丝径为500μm的温度传感纤维。
实施例8
制备温度传感纤维，其中，温度传感纤维芯层的聚合物材料为PMMA，包层的材料为碳纳米管与COC，其中碳纳米管的质量占包层的材料的总质量的 20％。具体的操作步骤如下：
步骤一：得到形成包层的材料
(1)称取20g的碳纳米管颗粒并与定量氯仿溶剂混合，玻璃棒搅拌后超声，使碳纳米管在溶剂中分散均匀；
(2)将混合溶液置于磁力搅拌器避光搅拌，加入80g的COC，直至颗粒完全溶解，得到COC、碳纳米管、溶剂的混合溶液；
(3)将混合溶液用刮刀涂刮成薄膜，干燥后打碎成粉，置于烘箱中烘干除去溶剂，得到掺杂20wt.％质量分数碳纳米管的COC与碳纳米管复合的第一复合材料。
步骤二：得到形成芯层的材料
取芯层的聚合物材料PMMA。
步骤三：制备预制棒
(1)将PMMA颗粒填入25mm×25mm×100mm的方形柱体凹槽模具中，放入热压机中，设置热压温度为170℃，热压压强为15MPa，制备得到正方形截面边长为25mm、长为100mm的PMMA方形实心棒；
(2)将PMMA方形实心棒抛光打磨制备得到直径为16mm、长90mm的PMMA圆形实心棒；
(3)依照(1)和(2)，将掺杂20wt.％碳纳米管的第一复合材料填入模具中，热压得到正方形截面边长为25mm、长为100mm的第一复合材料方形实心棒；
(4)将第一复合材料方形实心棒抛光打磨制备得到直径20mm、长90mm 的第一复合材料圆柱形实心棒，然后用钻铣床在第一复合材料圆柱形实心棒中心钻出直径为16mm的圆形通孔，得到第一复合材料空芯棒；
(5)将(2)中的PMMA圆形实心棒套入(4)中的第一复合材料空芯棒中，放入管式炉热固，热固温度为200℃，热固时间为20min，得到预制棒。
步骤四：利用热拉制工艺制备温度传感纤维
(1)将预制棒夹在预制棒夹具中，调整预制棒夹具位置使预制棒对准拉丝塔加热炉中心位置并将预制棒插入加热炉中；
(2)待拉丝塔加热炉升温至330℃，预制棒软化料头掉落，使预制棒依次通过纤维测径仪，张力检测装置，辅助牵引轮，最后到收线盘；
(3)在合适张力20g下控制送棒速度0.2mm/min，调整牵引速度以得到丝径为500μm的温度传感纤维一。
步骤五：利用气相沉积法制备抗干扰温度传感纤维
将温度传感纤维一放入化学气相沉积炉的炉体内部，在炉体和内部结构的带动下在炉腔内旋转，派瑞林气体通过进气口进入炉腔与温度传感纤维一表面均匀接触沉积，从而实现均匀的派瑞林疏水包覆层。由此制备得到本实施例的抗干扰温度传感纤维。
实施例9
制备温度传感纤维，其中，温度传感纤维芯层的聚合物材料为PET，包层的材料为MXene与PET，其中MXene的质量占包层的材料的总质量的40％。具体的操作步骤如下：
步骤一：得到形成包层的材料
(1)称取40g的MXene颗粒并与定量氯仿溶剂混合，玻璃棒搅拌后超声，使MXene在溶剂中分散均匀；
(2)将混合溶液置于磁力搅拌器避光搅拌，加入60g PET，直至颗粒完全溶解，得到PET、MXene、溶剂的混合溶液；
(3)将混合溶液用刮刀涂刮成薄膜，干燥后打碎成粉，置于烘箱中烘干除去溶剂，得到掺杂40wt.％MXene的PET与MXene复合的第一复合材料。
步骤二：得到形成芯层的材料
取芯层的聚合物材料PET。
步骤三：制备预制棒
(1)将PET颗粒填入25mm×25mm×100mm的方形柱体凹槽模具中，放入热压机中，设置热压温度为170℃，热压压强为15MPa，制备得到正方形截面边长为25mm、长为100mm的PET方形实心棒；
(2)将PET方形实心棒抛光打磨制备得到直径为16mm、长90mm的PET 圆形实心棒；
(3)依照(1)和(2)，将掺杂40wt.％MXene的第一复合材料填入模具中，热压得到正方形截面边长为25mm、长为100mm的第一复合材料方形实心棒；
(4)将第一复合材料方形棒抛光打磨制备得到直径20mm、长90mm的第一复合材料圆形实心棒，然后用钻铣床在第一复合材料圆形实心棒中心钻出直径为16mm的圆形通孔，得到第一复合材料空芯棒；
(5)将(2)中的PET圆形实心棒套入(4)中的第一复合材料空芯棒中，放入管式炉热固，热固温度为200℃，热固时间为20min，得到复合结构的预制棒。
步骤四：利用热拉制工艺制备温度传感纤维
(1)将预制棒夹在预制棒夹具中，调整预制棒夹具位置使预制棒对准拉丝塔加热炉中心位置并将预制棒插入加热炉中；
(2)待拉丝塔加热炉升温至330℃，预制棒软化料头掉落，使预制棒依次通过纤维测径仪，张力检测装置，辅助牵引轮，最后到收线盘；
(3)在合适张力20g下控制送棒速度0.2mm/min，调整牵引速度即可得到本实施例的丝径为500μm的温度传感纤维。
步骤五：利用气相沉积法制备抗干扰温度传感纤维
将温度传感纤维一放入化学气相沉积炉的炉体内部，在炉体和内部结构的带动下在炉腔内旋转，派瑞林气体通过进气口进入炉腔与温度传感纤维一表面均匀接触沉积，从而实现均匀的派瑞林疏水包覆层。由此制备得到本实施例的抗干扰温度传感纤维。
针对实施例7-9，测定纤维的温度灵敏度、抗湿度干扰指标、抗拉力干扰指标。结果如表3所示。
其中，温度灵敏度的具体测试方法：将温度传感纤维两端与测试探头连接固定，利用电阻温度特性测定仪测定不同温度下纤维的电阻值，记录数据拟合直线，计算得到电阻温度系数。
抗湿度干扰指标(湿度灵敏度)的具体测试方法为：将温度传感纤维两端连接Keithley2450电表，在不同湿度环境测试电阻大小，记录数据拟合曲线，得到湿度灵敏度。
抗拉力干扰指标(拉力灵敏度)的具体测试方法为：利用数控电动平移台固定纤维两端，同时两端连接Keithley2450电表测试电阻大小，电机拉伸到特定距离进行不同形变量电阻大小测试，记录数据拟合直线，得到拉力灵敏度。
表3各实施例的温度传感纤维的性能
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实施例10
制备湿度传感纤维，具体的操作步骤如下。
湿度感知复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)称取55g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和15g氟树脂，并用烧杯量取200mL二甲基乙酰胺(DMAC)，将聚甲基丙烯酸甲酯和氟树脂加入烧杯，与二甲基乙酰胺(DMAC)混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌至颗粒溶解，得到均匀混合液。(2)在混合液中加入30g石墨烯，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、石墨烯、聚二甲基乙酰胺(DMAC)混合溶液。(3)将混合溶液倒入锡箔纸折叠的20cm×20cm×2cm(长×宽×高) 的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在70℃温度下干燥48小时。(4)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm的块状，放入干燥箱备用，即得到湿度感知复合材料，石墨烯的质量含量为30wt.％；
预制棒的制备包括以下步骤：(1)将上述湿度感知复合材料放入 100mm×22mm×22mm(长×宽×高)的模具中，该模具为不锈钢凹槽，凹槽四周用特氟龙薄膜包覆防止热软化后聚合物料与模具黏连。(2)将装有混合物材料的模具上下两侧覆盖不锈钢板，放入热压机，保证加压过程中受力均匀。设定热压机上温度为120℃，将模具中的混合料在1MPa的压力下预热3min后将压强升值5MPa，重复该步骤直至预制棒成型。(3)将热压完毕的预制棒用冲子取出后放入干燥箱中备用。
空心结构预制棒的加工包括以下步骤：(1)将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150-300r/min, 通过车床将预制棒加工成横截面积为20mm的圆形，长度100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为1.5mm，经钻台加工后得到外径为20mm内径为1.5mm空心预制棒，将得到空心预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到带孔结构的湿度感知预制棒中。
将上述制备的带孔结构的湿度感知预制棒进行热软化拉丝包括以下步骤： (1)将丝径为50μm的不锈钢丝缠绕在环形收纳线圈上，将不锈钢丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在不锈钢丝与金属丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为 195℃，下温区温度设定为295℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。 (3)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，张力计，牵引轴，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为500μm 的湿度传感纤维。
实施例11
制备湿度传感纤维，具体的操作步骤如下。
湿度感知复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)称取55g聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和15g氟树脂，并用烧杯量取200mL二甲基乙酰胺(DMAC)，将聚甲基丙烯酸甲酯和氟树脂加入烧杯，与二甲基乙酰胺(DMAC)混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌至颗粒溶解，得到均匀混合液。(2)在混合液中加入8.6g MXene和21.4g石墨烯，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、氟树脂、MXene、石墨烯、聚二甲基乙酰胺(DMAC)混合溶液。(3)将混合溶液倒入锡箔纸折叠的 20cm×20cm×2cm(长×宽×高)的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在70℃温度下干燥48小时。(4)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm的块状，放入干燥箱备用，即得到湿度感知复合材料，MXene和石墨烯的总质量含量为30wt.％；
预制棒的制备包括以下步骤：(1)将上述湿度感知复合材料放入 100mm×22mm×22mm(长×宽×高)的模具中，该模具为不锈钢凹槽，凹槽四周用特氟龙薄膜包覆防止热软化后聚合物料与模具黏连。(2)将装有混合物材料的模具上下两侧覆盖不锈钢板，放入热压机，保证加压过程中受力均匀。设定热压机上温度为120℃，将模具中的混合料在1MPa的压力下预热3min后将压强升值5MPa，重复该步骤直至预制棒成型。(3)将热压完毕的预制棒用冲子取出后放入干燥箱中备用。
空心结构预制棒的加工包括以下步骤：(1)将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150-300r/min, 通过车床将预制棒加工成横截面积为20mm的圆形，长度100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为1.5mm，经钻台加工后得到外径为20mm内径为1.5mm空心预制棒，将得到空心预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到带孔结构的湿度感知预制棒中。
将上述制备的带孔结构的湿度感知预制棒进行热软化拉丝包括以下步骤： (1)将丝径为50μm的不锈钢丝缠绕在环形收纳线圈上，将不锈钢丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在不锈钢丝与金属丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为 195℃，下温区温度设定为295℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。 (3)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，张力计，牵引轴，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为500μm 的湿度传感纤维。
实施例12
制备湿度传感纤维，具体的操作步骤如下。
湿度感知复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)称取55g聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和15g氟树脂，并用烧杯量取200mL二甲基乙酰胺(DMAC)，将聚甲基丙烯酸甲酯和氟树脂加入烧杯，与二甲基乙酰胺(DMAC)混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌至颗粒溶解，得到均匀混合液。(2)在混合液中加入8.6g MXene和21.4g石墨烯，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、氟树脂、MXene、石墨烯、聚二甲基乙酰胺(DMAC)混合溶液。(3)将混合溶液倒入锡箔纸折叠的 20cm×20cm×2cm(长×宽×高)的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在70℃温度下干燥48小时。(4)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm的块状，放入干燥箱备用，即得到湿度感知复合材料，MXene和石墨烯的总质量含量为30wt.％；
按照上述的制备方法，制备湿度感知复合材料，其中原料为：75g聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和15g氟树脂，2.8g MXene和7.2g石墨烯。制备得到的湿度感知复合材料中，MXene和石墨烯的总质量含量为10wt.％。
外层预制棒制备(MXene和石墨烯的总质量含量为30wt.％)：
预制棒的制备包括以下步骤：(1)将上述湿度感知复合材料(MXene和石墨烯的总浓度在30wt.％)放入100mm×22mm×22mm(长×宽×高)的模具中，该模具为不锈钢凹槽，凹槽四周用特氟龙薄膜包覆防止热软化后聚合物料与模具黏连。(2)将装有混合物材料的模具上下两侧覆盖不锈钢板，放入热压机，保证加压过程中受力均匀。设定热压机上温度为120℃，将模具中的混合料在 1MPa的压力下预热3min后将压强升值5MPa，重复该步骤直至预制棒成型。 (3)将热压完毕的预制棒用冲子取出后放入干燥箱中备用。
空心结构预制棒的加工包括以下步骤：(1)将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150-300r/min, 通过车床将预制棒加工成横截面积为20mm的圆形，长度100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为10mm，经钻台加工后得到外径为20mm内径为10mm空心预制棒。
内层预制棒制备(MXene和石墨烯的总质量含量为10wt.％)
参考外层预制棒制备方法，制备外径10mm,内径1.5mm的空心预制棒。
结合内外层预制棒热固，将得到空心预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到带孔结构的湿度感知预制棒中
将上述制备的带孔结构的湿度感知预制棒进行热软化拉丝包括以下步骤： (1)将丝径为50μm的不锈钢丝缠绕在环形收纳线圈上，将不锈钢丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在不锈钢丝与金属丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为 195℃，下温区温度设定为295℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。 (3)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，张力计，牵引轴，设定送棒速度为0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为500μm 的湿度传感纤维。
针对实施例10-12的湿度传感纤维，测定其性能。具体地，进行湿度感知及温度干扰试验，将所制备的纤维选取一段(约10cm)在恒定温度(25℃) 不同的湿度(20-80RH％)下测试其电阻情况。将所制备的纤维选取一段(约 10cm)在不同的湿度(20-80RH％)，不同温度(45、65℃)下测试其电阻情况，具体的，准备一个湿度温度可调节的小腔室(尺寸15*15*15cm)，腔室底板布置有发热丝(OCr25Al5材质)，通过控制底板加热丝来提高温度(温度控制器型号CN740)，并用商用热电偶(UNI-T UT325)测量实时温度。将干燥的氮气以不同的流速通入到去离子水中鼓泡，然后再送入小腔室内，腔室内装有商用的湿度传感器(CEM DT-83)检测湿度情况，通过控制氮气的流量来调节腔室内的湿度，将所制备的湿度感知纤维置于小腔室内，纤维内金属电极及外包层分别接入吉时利的数字原表(型号6500)COM端及红色端调整测试档位在 KΩ档，通过调节不同的温度及湿度情况测试其电阻测试电阻情况。选取实施例4、6中湿度感知纤维测试其断裂强度，具体的，采用LC-202B万能材料试验机测试，选取制备的湿度感知纤维，长度为10cm，将纤维两端固定在仪器的上下两个夹头上，下夹头固定不变，调整上夹头上移速度为10mm/min，在拉伸过程中记录纤维断裂时的载荷情况，具体的数据记录如表4-7中所示。
表4 25℃下不同湿度情况下各实施例纤维的电阻结果
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Figure SMS_4
表5 45℃下不同湿度情况下各实施例纤维的电阻结果
T＝45℃ RH(％) 20 40 60 80
实施例11 R(Ω/cm) 137.34 160.34 178.34 204.23
表6 65℃下不同湿度情况下各实施例纤维的电阻结果
T＝65℃ RH(％) 20 40 60 80
实施例11 R(Ω/cm) 139.32 158.33 180.34 203.34
表7实施例纤维的断裂强度结果
T＝25℃RH＝20％D＝500μm 断裂强度(cN/dtex)
实施例11 1.43
实施例12 1.63
实施例13(单层多功能织物器件)
一、制备单层结构多功能织物
多功能织物制备方法包括将压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维通过经纬编织形成织物，具体的操作步骤如下。
(1)将得到的实施例1的压力传感纤维、实施例4的拉力传感纤维、实施例 7温度传感纤维、实施例10湿度传感纤维交替排列作为纬纱，取合适长度和根数的实施例1的压力传感纤维、实施例4的拉力传感纤维、实施例7温度传感纤维、实施例10湿度传感纤维交替排列穿过梭织机的综眼和筘齿，整齐排列于综框中作为经纱，为避免过强的摩擦作用磨损纤维，调整卷布辊经纱使张力均匀且松紧适度；(2)根据经纬交织的变化规律，利用开口机构按序带动上下两层经纱形成梭口通道；(3)在梭子上缠绕纤维作为纬纱，将梭子往复交替通过梭口通道进行编织，与织机上的其他机构相配合调整纬纱的排列密度，在卷布辊上卷绕引离织物，即可得到多功能织物。
二、分布式多功能织物器件
分布式多功能织物器件包括多功能织物，模数转换器，电源，蓝牙传输模块，微型处理器等模块组装而成。具体的工作过程如下。
(1)将多功能织物通过导电丝连接至模数转换模块进行模数转换后，微型处理器进行数据处理后，经由蓝牙传输模块发射数据至终端设备，其中电源为模数转换器，蓝牙传输模块，微型处理器供电。(2)通过受到压力、拉力、温度、湿度刺激后，织物中压力传感纤维交叉点电容的变化大小感知压力的大小，拉力、温度、湿度传感纤维传感层电阻的变化大小感知实现分布式拉力、温度、湿度传感，实现压力、拉力、温度、湿度互不干扰的分布式多功能传感。(3) 分布式多功能织物器件中功能纤维的交替排列编织纵向间距为1mm，横向间距为1mm，编织间距和排列方式决定了分布式多功能织物器件的空间精度为 16mm2，空间功能点密度为62500个/m2。
实施例14(双层结构多功能织物，传感+发光/变色)
一、制备双层结构多功能织物
制备带有发光显示的多功能织物，具体的操作步骤如下：
多功能传感织物制备方法参见实施例13。
变色纤维制备步骤如下：
复合母料的制备方法包括以下步骤：(1)称取60g聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)和15g氟树脂，并用烧杯量取200mL二甲基乙酰胺(DMAC)，将聚甲基丙烯酸甲酯和氟树脂加入烧杯，与二甲基乙酰胺(DMAC)混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌至颗粒溶解，得到均匀混合液。(2)在混合液中加入20g变色微胶囊(变色温度31℃，颜色低于31℃为绿色，高于31℃为乳白色，变色微胶囊直径为5μm，来源于金华市利进科技有限公司)，加入粒径为1μm的5g氯化钠作为微结构产生材料，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、热致变色微胶囊(TCM)、聚二甲基乙酰胺(DMAC)和氯化钠(NaCl)混合溶液。(3) 将混合溶液倒入锡箔纸折叠的20cm×20cm×2cm(长×宽×高)的容器中进行干燥。在通风橱中风干24小时后，再放入鼓风干燥箱或真空干燥箱在70℃温度下干燥48小时。(4)将干燥的混合样品用剪刀切碎至长和宽均小于8mm 的块状，放入干燥箱备用，即得到热致仿生变色复合母料。
预制棒的制备包括以下步骤(热压法)：(1)将上述块状热致仿生变色复合母料放入100mm×22mm×22mm(长×宽×高)的模具中，该模具为不锈钢凹槽，凹槽四周用特氟龙薄膜包覆防止热软化后聚合物料与模具黏连。(2)将装有混合物材料的模具上下两侧覆盖不锈钢板，放入热压机，保证加压过程中受力均匀。设定热压机上温度为120℃，将模具中的混合料在1MPa的压力下预热3min后将压强升值5MPa，重复该步骤直至预制棒成型。(3)将热压完毕的预制棒用冲子取出后放入干燥箱中备用。
预制棒的制备包括以下步骤(挤出法)：将上述块状热致仿生变色复合母料放入料筒中，选择空心结构模具，模具外径为25mm，长为100mm，设置加热温度为180℃，将料筒放入挤压机打开送棒，熔融挤出得到模具形状的预制棒。
空心结构预制棒的加工包括以下步骤：(1)将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150-300r/min, 通过车床将预制棒加工成横截面积为20mm的圆形，长度100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为1mm，经钻台加工后得到外径为20mm内径为1.5mm空心预制棒，将得到空心预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到热致仿生变色预制棒。
将上述制备的热致仿生变色预制棒进行热软化拉丝包括以下步骤：(1)将丝径为50μm的镍铬丝缠绕在环形收纳线圈上，将镍铬丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在金属丝与镍铬丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为95℃，下温区温度设定为195℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。(3)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪，张力计，牵引轴，设定送棒速度为 0.1mm/min，稳定收丝速度0.16m/min，由此得到丝径为500μm的热致仿生变色纤维。
将制备出含有氯化钠颗粒的热致仿生变色纤维浸入去离子水中，浸泡5min，变色纤维表面的氯化钠经去离子水溶解后制备得到含有微孔结构的变色纤维，即变色纤维。
发光纤维制备步骤：
电致发光复合材料制备方法包括以下步骤：(1)称取35g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和15g氟树脂，并用烧杯量取200mL聚二甲基乙酰胺(DMAC)，将聚甲基丙烯酸甲酯和氟树脂加入烧杯，与聚二甲基乙酰胺(DMAC)混合，置于磁力搅拌器上，80℃水浴加热搅拌至颗粒溶解，得到均匀混合液；(2)在混合液中加入50g发光材料(发光材料型号D502B，发光成分ZnS:Cu，直径29 μm，发光波段502nm)，来源于上海科炎光电技术有限公司)，经磁力搅拌器搅拌后置于超声器中超声分散15min，得到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、聚二甲基乙酰胺(DMAC)和发光材料(ZnS:Cu)混合溶液；(3)将上述混合溶液用刮刀涂刮成薄膜，干燥72h后打碎成粉末，置于50℃通风烘箱中烘干24h，50℃真空干燥箱中干燥24h除去溶剂聚二甲基乙酰胺(DMAC)，得到电致发光复合材料，浓度为50wt.％电致发光复合材料。
预制棒的制备包括以下步骤(热压法)：(1)将上述电致发光复合材料放入100mm×22mm×22mm(长×宽×高)的模具中，该模具为不锈钢凹槽，凹槽四周用特氟龙薄膜包覆防止热软化后聚合物料与模具黏连。(2)将装有混合物材料的模具上下两侧覆盖不锈钢板，放入热压机，保证加压过程中受力均匀。设定热压机上温度为120℃，将模具中的混合料在1MPa的压力下预热3min后将压强升值5MPa，重复该步骤直至预制棒成型。(3)将热压完毕的预制棒用冲子取出后放入干燥箱中备用。
预制棒的制备包括以下步骤(挤出法)：将上述电致发光复合材料放入料筒中，选择空心结构模具，模具外径为25mm，空心内径为22mm，长为100mm，设置加热温度为180℃，将料筒放入挤压机打开送棒，熔融挤出得到模具形状的预制棒。
空心结构预制棒的加工包括以下步骤：(1)将上述制备的预制棒放在车床夹具中，通过调节转速以及进刀距离加工预制棒，车床转速在150-300r/min, 通过车床将预制棒加工成横截面积为20mm的圆形，长度100mm。(2)将上述车床加工的预制棒用钻台进行轴向打孔，钻头直接为1mm，经钻台加工后得到外径为20mm内径为1.5mm空心预制棒，将得到空心预制棒下端3mm处径向打孔，即可得到电致发光复合材料预制棒。
将上述制备的电致发光复合材料预制棒进行热软化拉丝包括以下步骤：(1) 将丝径为50μm的铜丝缠绕在环形收纳线圈4上，将铜丝的自由端穿过固定于拉丝设备上的预制棒通孔，将预制棒的下端径向穿入金属丝，同时在金属丝与铜丝下端固定20g砝码。(2)打开加热炉，上温区温度设定为125℃，下温区温度设定为235℃，当加热区温度达到预设温度时，定长下棒。(3)预制棒加热软化后，料头下落，依次经过测径仪8，涂覆装置9，辅助牵引10，设定送棒速度为0.1mm/min，涂覆装置的涂覆口径为500μm，涂覆装置中加入电子型透明导电材料PEDOT:PSS，所需热固化时间为30s。稳定收丝速度0.25m/min，得到直径为500μm的电致发光纤维，内导电层直径为50μm，发光层直径为 400μm，厚度为175μm，外透明导电层厚度为50μm，整体丝径为500μm 的发光纤维。
在多功能传感织物的基础上，将发光和变色纤维通过经纬编织形成双层结构的多功能织物，具体的操作步骤如下：
(1)将得到的多功能传感织物纤维交替排列作为纬纱，取合适长度和根数的发光和变色纤维交替排列穿过梭织机的综眼和筘齿，整齐排列于综框中作为经纱，为避免过强的摩擦作用磨损纤维，调整卷布辊经纱使张力均匀且松紧适度； (2)根据经纬交织的变化规律，利用开口机构按序带动上下两层经纱形成梭口通道；(3)在梭子上缠绕纤维作为纬纱，将梭子往复交替通过梭口通道进行编织，与织机上的其他机构相配合调整纬纱的排列密度，在卷布辊上卷绕引离织物，即可得到多功能织物。
二、分布式多功能织物器件
分布式传感功能织物器件包括多功能传感织物，模数转换器，电源，蓝牙传输模块，微型处理器等模块组装而成，具体的工作过程如下实施例13。
显示织物器件包括多功能显示/变色织物，电源，微型处理器等模块组装而成，具体的如下功能：将显示织物层一端导电丝连接到微型处理器I/O，另一端接到电源负极，通过将感知层接收到的数据通过微型处理器进行数据处理后反馈I/O端口实现端口的通断情况实现发光变色。
实施例15(双层结构多功能织物，传感+药物释放)
一、制备双层结构多功能织物
多功能织物内层为药物释放层，多功能织物外层为传感层(压力传感功能织物、拉力传感功能织物、温度传感功能织物、湿度传感功能织物)。内层织物可实现药物缓释，所述药物缓释功能纤维内部包含一种或多种中草药绒/粉体 /爆珠等药物，可在纤维层面、温度层面、压力层面实现药物缓释作用。外层织物为传感织物，其中，抗干扰的压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维周期性交替编织成感知层作为最外层。可实现对外界压力、拉力、温度、湿度的检测及感知作用。
多功能传感织物制备方法参见实施例13。
在多功能传感织物的基础上，制备多功能药物缓释载药层纤维及织物，具体的操作步骤如下：
将压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维交替排列作为纬纱，压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维交替排列作为经纱，在剑杆织机上制成传感织物，裁切成16cm宽的机织物条带。
采用内置粉粒纱生产工艺，将PP无纺布条带包覆药物，制备出内置药物的无纺布条带包覆纱，无纺布条带包覆纱的细度为40-200tex、无纺布条带包覆纱中的药物质量分数为30％，将无纺布条带包覆纱作为纬纱、涤纶缝纫线作为经纱，在剑杆织机上制成内置药物的机织物，内置药物的机织物经条带分切机，裁切成16cm宽的机织物条带，机织物条带边缘经热粘合机进行粘结封合，形成载药层的织物布条卷装；
载药层放置在覆膜机的上退绕辊、中上退绕辊、中退绕辊、中下退绕辊、下退绕辊上，分别从上退绕辊、中上退绕辊、中退绕辊、中下退绕辊、下退绕辊退绕下来的各条带中心重合，贴合后的一体化复合条带两个边缘分别经热粘合机进行粘结封合锁边，制备成药物缓释织物。
随后将双层织物边缘通过缝纫组装形成双层结构多功能织物。
二、分布式多功能织物器件
药物释放织物器件包括药物缓释织物载药层，加热网，电源等模块组装而成，在电源的作用下，加热网对织物进行加热处理，加速载药层中药物的释放作用，对人体进行治疗作用。
将多功能织物电路进一步集成，实现治疗、传感一体化的医疗可穿戴系统。
实施例16(三层结构多功能织物，传感+发光/变色+药物释放)
一、制备三层结构多功能织物
制备带有传感、发光、变色、药物释放的多功能织物，具体的操作步骤如下：
多功能传感织物制备方法参见实施例13。
发光/变色织物制备方法参见实施例14。
药物释放织物制备方法参见实施例15。
将通过经纬编织形成分布式多功能织物，进行集成电路连接。具体的操作步骤如下：
(1)内层由发光纤维和变色纤维构成，中间层由药物释放纤维构成，外层由传感纤维构成
多功能织物包括内层，中间层和外层，内层由发光纤维、变色纤维交替排列作为经纱和纬纱构成发光/变色织物。中间层将无纺布条带包覆纱作为纬纱，涤纶缝纫线作为经纱，构成药物释放织物。外层将压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维交替排列作为纬纱，压力传感纤维、拉力传感纤维、温度传感纤维、湿度传感纤维交替排列作为经纱，构成传感织物，随后将三层织物边缘通过缝纫组装成三层结构多功能织物。
多功能织物包括内层，中间层和外层，内层由药物释放纤维构成，中间层由传感纤维构成，外层由发光纤维和变色纤维构成，三层织物制备步骤及组装方式与上述相同。
(2)内层由发光纤维和变色纤维构成，中间层由传感纤维构成，外层由药物释放纤维构成
多功能织物包括内层，中间层和外层，内层由发光纤维和变色纤维构成，中间层由传感纤维构成，外层由药物释放纤维构成，三层织物制备步骤及组装方式与上述相同。
二、分布式多功能织物器件
分布式传感功能织物器件包括多功能传感织物，模数转换器，电源，蓝牙传输模块，微型处理器等模块组装而成，具体的工作过程如下实施例13。
显示织物器件包括多功能显示/变色织物，电源，微型处理器等模块组装而成，具体的如下功能：将显示织物层一端导电丝连接到微型处理器I/O，另一端接到电源负极，通过将感知层接收到的数据通过微型处理器进行数据处理后反馈I/O端口实现端口的通断情况实现发光变色。
药物释放织物器件包括药物缓释织物，加热网，电源等模块组装而成，具体的功能如下实施例15。
将多功能织物电路进一步集成，实现传感显示反馈一体化的医疗可穿戴系统。

Claims (41)

1.一种多功能织物，其特征在于，所述多功能织物包括传感纤维，其中所述传感纤维包括拉力传感纤维和湿度传感纤维中的一种或两种；
所述拉力传感纤维包括拉力感知层，所述拉力感知层包括聚合物材料和导电材料，以在所述拉力感知层中所占的质量百分比计，所述导电材料为1％-20％，所述聚合物材料为90％-99％；所述聚合物材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述导电材料为石墨烯和Mxene，且所述石墨烯与Mxene的质量比为1：2.5；所述拉力感知层内设置有至少一个导电芯层，所述导电芯层包括电极材料，所述电极材料选自金属丝、金属纱线或液态金属中的一种或两种以上；
所述湿度传感纤维包括湿度感知层和在所述湿度感知层内设置的导电丝，其中所述湿度感知层包括自内而外设置的湿度感知芯层和湿度感知包层，所述湿度感知包层内设置导电丝，所述湿度感知芯层包含聚合物和在聚合物中分布的湿度敏感材料，所述湿度感知包层包含聚合物和在聚合物中分布的湿度敏感材料；所述湿度敏感材料为石墨烯和MXene，MXene和石墨烯的质量比为1：(1～107/43)，所述湿度传感纤维中的聚合物选自聚对苯二甲酸乙二酯、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚碳酸酯、热塑性弹性体、氟树脂中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物还包括压力传感纤维和温度传感纤维中的一种或两种；
所述压力传感纤维包括压力传感芯层和压力传感包层；所述压力传感芯层为电极层；所述压力传感包层为介电层，所述介电层包括聚合物，所述电极层由三根铜丝加捻形成，所述电极层中三根铜丝绕所述压力传感纤维的轴线呈螺旋结构；所述介电层为短纤包裹层，所述短纤包裹层由短纤材料制成，所述短纤材料选自合成化纤和天然纤维中的一种或两种以上；
所述温度传感纤维包括温度传感包层和温度传感芯层，所述温度传感包层包括聚合物材料和温敏材料，所述温度传感芯层包括聚合物材料；所述温敏材料为MXene，以所述温度传感包层的总质量为基础，所述温度传感包层中所述温敏材料的质量占比X为20％～40％。
3.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物还包括功能纤维，所述功能纤维选自发光纤维、变色纤维和药物释放纤维中的一种或两种以上。
4.根据权利要求3所述的多功能织物，其特征在于，所述功能织物由传感纤维和功能纤维构成。
5.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物为单层结构或多层结构。
6.根据权利要求5所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物为包括内层和外层的双层结构。
7.根据权利要求6所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由发光纤维和药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维构成。
8.根据权利要求6所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维、发光纤维和变色纤维构成。
9.根据权利要求5所述的多功能织物，其特征在于，所述多功能织物为包括内层、中间层和外层的三层结构。
10.根据权利要求9所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由发光纤维和变色纤维构成，所述中间层由药物释放纤维构成，所述外层由传感纤维构成。
11.根据权利要求9所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由药物释放纤维构成，所述中间层由传感纤维构成，所述外层由发光纤维和变色纤维构成。
12.根据权利要求9所述的多功能织物，其特征在于，所述内层由发光纤维和变色纤维构成，所述中间层由传感纤维构成，所述外层由药物释放纤维构成。
13.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述压力传感纤维和温度传感纤维中使用的聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯、聚亚苯基砜树脂、聚醚砜树脂、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚胺酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丙二酯聚偏二氯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙二醇、热塑性弹性体、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上。
14.根据权利要求13所述的多功能织物，其特征在于，所述压力传感纤维和温度传感纤维中使用的聚合物选自聚对苯二甲酸乙二酯、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚碳酸酯、热塑性弹性体、氟树脂中一种或两种以上。
15.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述压力传感纤维的最大拉伸比为0％～1000％。
16.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，在所述拉力感知层的表面还设置有拉力疏水层，所述拉力疏水层包括疏水材料，所述拉力感知层的厚度与所述拉力疏水层的厚度比为1：(0.2-10)。
17.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，所述导电芯层直径为10μm-50μm。
18.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的直径为1μm-3000μm；
所述拉力传感纤维的拉力传感灵敏度为1-500；
所述拉力传感纤维的最大拉伸比为0％-3000％。
19.根据权利要求18所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的直径为50μm-1000μm。
20.根据权利要求18所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的直径为500μm。
21.根据权利要求18所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的拉力传感灵敏度为10-500。
22.根据权利要求18所述的多功能织物，其特征在于，所述拉力传感纤维的最大拉伸比为300％-1000％。
23.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，以所述温度传感包层的总质量为基础，所述温度传感芯层中所述温敏材料的质量占比Y为1％～30％。
24.根据权利要求23所述的多功能织物，其特征在于，Y为1％～10％。
25.根据权利要求24所述的多功能织物，其特征在于，Y为1％～5％。
26.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感包层中还包括至少一个导电体；
所述导电体由选自以下的一种或两种以上形成：金属丝、金属纱线、碳质材料、导电聚合物、金属纳米材料、表面涂覆有金属的合成纤维、表面涂覆有金属的天然纤维、低熔点金属材料、低熔点合金材料。
27.根据权利要求26所述的多功能织物，其特征在于，所述金属丝选自铜丝、钨丝、镍铬丝、不锈钢丝、铂丝、钼丝、银丝及其合金丝中的一种或两种以上；
所述金属纱线选自不锈钢纱、铁纤维纱、铜纱、银纱中的一种或两种以上；
所述碳质材料选自碳纳米管、炭黑、碳纤维、石墨烯、Mxene中的一种或两种以上；
所述导电聚合物选自PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺中的一种或两种以上；
所述金属纳米材料选自金纳米线/颗粒、银纳米线/颗粒中的一种或两种以上；
所述表面涂覆有金属的合成纤维选自表面涂覆有金、银、镍或其合金的涤纶纤维、氨纶纤维、腈纶纤维、锦纶纤维、聚丙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维中的一种或两种以上；
所述表面涂覆有金属的天然纤维选自表面涂覆有金、银或镍的棉花、羊毛、亚麻、丝绸纤维中的一种或两种以上；
所述低熔点金属材料为Sn；
所述低熔点合金材料为共晶镓铟。
28.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感纤维还包括温度传感疏水层，所述温度传感疏水层包覆所述温度传感包层，所述温度传感疏水层由疏水材料形成。
29.根据权利要求16或28所述的多功能织物，其特征在于，所述疏水材料选自派瑞林、氟碳蜡、氟树脂、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯衍生物、聚二甲基硅氧烷衍生物、聚氨酯衍生物、聚酰亚胺衍生物、聚氯乙烯衍生物、聚对苯二甲酸乙二醇酯衍生物、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蜡等合成高分子熔体聚合物，硅氧烷材料等有机-无机杂化材料中的一种或两种以上。
30.根据权利要求29所述的多功能织物，其特征在于，所述疏水材料为聚二甲基硅氧烷、派瑞林或氟树脂。
31.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感纤维的直径为0.003～20000μm。
32.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感纤维的直径为200～800μm。
33.根据权利要求2所述的多功能织物，其特征在于，所述温度传感纤维的直径为500μm。
34.根据权利要求1所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度感知包层中湿度敏感材料的质量含量大于所述湿度感知芯层中湿度敏感材料的含量，所述湿度感知包层中湿度敏感材料的质量占比为0.01wt.％-40wt.％，所述湿度感知芯层中湿度敏感材料的质量占比为0.01wt.％-20wt.％。
35.根据权利要求34所述的多功能织物，其特征在于，所述湿度感知包层中湿度敏感材料的质量占比为20wt.％-40wt.％。
36.一种权利要求1-35中任一项所述的多功能织物的制备方法，其特征在于，使用刺绣法或编织法将传感纤维和功能纤维制备成多功能织物。
37.一种分布式多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件包括多功能织物、模数转换器、电源、蓝牙传输模块、和微型处理器，其中所述多功能织物为权利要求1-35中任一项所述的多功能织物。
38.根据权利要求37所述的多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件中纤维的纵向间距不小于10μm，横向间距不小于10μm。
39.根据权利要求37所述的多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件中纤维的纵向间距为10μm～50cm，横向间距为10μm～50cm。
40.根据权利要求37所述的多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件的空间功能点密度为不小于102m-2。
41.根据权利要求37所述的多功能织物器件，其特征在于，所述分布式多功能织物器件的空间功能点密度为400m-2～104m-2。
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