柔性但坚固的纳米材料的制造开创了电子设备的新时代。柔性和可穿戴电子设备是当今最受关注的技术发展，在医疗保健和健身行业中可发挥重要作用，用于连续和常规的监测应用。

可穿戴电子中的纳米技术

由于纳米材料的出现，可穿戴电子产品真正走上了前台。一系列纳米材料（成分和结构）固有的薄度和柔韧性、高拉伸强度和电子导电性使得许多小型、实时和敏感的监测设备得以开发。使用纳米材料制造可穿戴设备有两种主要方式。第一种是附着在皮肤上的装置，是一种独立的装置；第二种是通过传感器和监控装置集成到纺织品中，供人穿着。这些被称为电子纺织品，也被称为电子纺织品。

就目前而言，石墨烯的厚度、导电性和高柔韧性意味着它已成为可穿戴电子应用领域研究最广泛的纳米材料之一。它甚至被制成许多不同的原型设备，包括独立的皮肤传感器和完整的电子纺织物。

虽然这是人们谈论最多的领域之一，但也有一些不同的无机纳米材料正在试验用于柔性电子产品。之所以有更多的有机纳米材料在使用中，是因为它们更软、更灵活，而无机纳米材料往往更硬。然而，在某些纳米形式中，特别是纳米纤维，当它们是超薄层时，无机纳米材料可以是柔性的。因为无机材料天生就很强，当它们被制成柔韧材料时，它们固有的抗拉强度使它们能够弯曲而不会断裂，就像通常使用的石墨烯片材一样。

一种比较常见的无机纳米材料被试用于可穿戴电子产品中，但是一系列半导体纤维也开始被制造出来。来自美国、中国和香港的研究人员已经开始研究用于电子纺织品应用的半导体金属氧化物纳米纤维。

制造金属氧化物纳米纤维

金属氧化物材料，特别是大块金属氧化物，已被开发用于许多高科技应用，包括显示器和传统传感器。然而，大块半导体的特性对于耐磨电子产品来说过于坚硬，弯曲时容易断裂。因此，开发可穿戴应用有益性能的另一种方法是以纳米形式使用它们，由于纳米纤维提供了实现柔韧性/延展性的最佳方式，因此它被视为最佳的结构方法。

研究人员制造了许多不同的金属氧化物纳米纤维，并用这些纤维制造出不同的可穿戴的柔性装置，这些装置也可以用于电子纺织物。不同的金属氧化物纳米纤维是用吹风纺纱方法制成的，因为这种方法产生的纳米纤维具有非常高的长宽比（长宽比），使它们更灵活，更适合用于可穿戴电子设备。用这种方法制备的纳米纤维有氧化铟锡（ITO）、铟镓氧化锌（IGZO）、铜和氧化铜。这些纳米纤维被制成三维纳米纤维网络，随后沉积在有机聚合物基基底上，用于制造不同的器件。

将纳米纤维集成到设备中

金属氧化物纳米纤维被制成一系列可穿戴电子器件。IGZO纳米纤维被用来制造薄膜晶体管，以及用于监测二氧化氮气体局部浓度的气体传感器。IGZO纳米纤维也被用作电阻，用来测量应变、温度、紫外线（UV）光和呼出气体的任何局部变化。

虽然IGZO纳米纤维是最通用的，但其他纳米纤维也可以转化成有用的设备，用于可穿戴电子设备中。人们发现氧化铜纳米纤维可以制造出高效的压力传感器，而ITO纳米纤维则是优秀的运动阅读器。研究还发现，不同纳米纤维的组合可用于创建多功能传感平台，这是可穿戴电子产品的理想选择，因为它允许同时监测多个因素。

创建的设备是独立的组件，可以通过多种方式使用。首先，每一个不同的组件都可以集成到可穿戴设备中，这些设备可以用来监控某些参数。第二，因为它们本身是由纤维制成的，所以可以很容易地集成到更大的电子纺织品中。这种以纤维为基础的设备的集成可能会扩大电子纺织品的可能范围。

也许最有趣的一个方面是多功能传感平台。研究人员通过将IGZO、ITO和氧化铜纤维整体集成来创建一个电阻平台。所有这些纤维的结合被用来制作一种可以贴在皮肤上的贴片，一种所谓的电子皮肤设备，用于监测穿戴者的一系列参数，包括温度、湿度、身体运动和呼吸功能。

总体展望

总的来说，创造一系列基于纤维的设备的能力是一个聪明的举动，因为它允许这些设备相对无缝地集成到电子纺织品和其他可穿戴电子设备中。此外，在检测范围内检测能力是没问题的，因为已经产生了许多不同的纤维，这些纤维被用来制造不同类型的监测设备，包括一个独立的电子皮肤设备，可以测量和获取有关佩戴者的一系列信息。鉴于人们对电子纺织品市场和皮肤设备有着浓厚的兴趣，这里展示的这些发展可能为扩大可穿戴设备行业的范围提供机会。