日本信州大学的研究团队近日在《Advanced Science》期刊发表了一项突破性研究，他们从DNA分子结构中获取灵感，成功开发出一种具有双螺旋结构的新型柔性纤维传感器。这项创新技术有望彻底解决传统可穿戴传感器在关节部位易损坏的行业难题。
传统可穿戴传感器的技术困境
当前主流的纤维传感器采用两端电极设计，当应用于手指、膝关节等频繁活动的身体部位时，连接导线容易因持续牵拉而断裂或接触不良，导致测量数据失准。这一结构性缺陷严重制约了柔性传感器在智能服装、医疗监测等领域的应用潜力。
DNA启发的革命性设计
研究团队负责人、纤维工程与科学研究所的朱春红副教授介绍："我们观察到DNA双螺旋结构通过碱基对间的氢键维持稳定，这种天然的精巧构造给了我们重要启发。"基于这一发现，团队创新性地采用同轴湿法纺丝技术，制备出具有特殊结构的复合纤维：以多壁碳纳米管(MWCNTs)构成导电内芯，外层则包裹着含有二氧化钛(TiO2)纳米颗粒的热塑性聚氨酯(TPU)绝缘材料。
技术突破与性能优势
经过热处理后，两根特制纤维会自然缠绕形成稳定的双螺旋结构。这种被命名为TT/MT的双螺旋纤维传感器具有三大显著优势：
单端电极设计：所有电极集中在一端，避免了传统设计在活动部位的连接问题
超强机械性能：直径不足1毫米，可承受超过300%的拉伸变形
卓越的耐久性：实验室测试显示可经受1000次以上的反复拉伸
图：仿生DNA双螺旋结构：新型柔性纤维传感器突破可穿戴设备技术瓶颈
广阔的应用前景
在实际测试中，研究团队展示了该传感器的多重应用潜力：
手势识别：内嵌传感器的智能手套能以98.8%的准确率识别六种常见手势
辅助通讯：通过检测手指动作实现摩尔斯电码无线传输
医疗监测：可精准捕捉呼吸频率等生理信号
运动防护：适用于登山等高风险活动，实时监测意外跌落或高原缺氧情况
未来发展方向
朱春红博士表示："我们的双螺旋结构设计为智能纤维开发提供了新思路，这种通用性架构可根据不同需求进行定制化改进。"研究团队预期，这项技术将推动新一代可穿戴设备向更高可靠性、更好穿戴舒适性的方向发展，为智能医疗、运动科学和人机交互等领域带来革命性变革。
这项突破性研究不仅解决了长期困扰业界的传感器耐久性问题，更为智能纺织品的创新发展开辟了新路径。随着技术的不断完善，这种仿生传感器有望在不久的将来实现规模化生产，真正融入人们的日常生活。
