二硫化钼纤维传感器如何实现无源可穿戴汗液实时监测

可穿戴汗液传感器正成为运动健康、慢病管理和个性化医疗领域的前沿技术方向。然而，真正落地应用面临两大核心难题：一是汗液分泌量因运动强度和环境条件差异悬殊，在静止状态下尤难持续采样；二是传感界面须与皮肤保持稳定贴合，同时避免复杂的外部供电和电路系统。早期的贴片式微流控方案，以及利用焦耳热或离子电渗法主动诱导出汗的方案，虽能改善采样效果，却普遍依赖外部电源，限制了真正意义上的无感穿戴体验。

近日，韩国研究团队在《small structures》期刊发表研究成果，提出了一种基于二硫化钼（mos₂）/聚乳酸（）复合纤维的多功能汗液传感平台。该方案将二维半导体纳米材料的独特电学和化学性质，与可生物降解聚合物的柔性可纺性相结合，兼顾传感功能与穿戴舒适度，并通过材料本征毛细效应实现被动集汗，无需任何辅助设备。

湿法纺丝制备多孔复合纤维，毛细效应驱动被动集汗

在材料制备环节，团队首先通过电化学剥离块状晶体，获得高质量mos₂纳米片。剥离后的纳米片以半导体性2h相为主，同时含有少量金属性1t相成分，有助于提升载流子传输效率。纳米片随后与溶于热溶剂中的均匀混合，配制成纺丝原液。

利用定制缝隙喷嘴进行湿法纺丝，将原液连续挤出并经凝固、干燥，zui终得到具有多孔微观结构的复合纤维。扫描电镜、能量色散x射线光谱及x射线光电子能谱的表征结果证实，mos₂与在纤维中均匀分布，半导体相得到有效保留。多孔结构赋予纤维出色的毛细吸液能力，即便是低至0.5 µl的微量汗液液滴，也能被迅速捕获并传导至传感界面，实现实时响应。

穿戴时，mos₂/复合纤维还能在皮肤表面形成热绝缘微环境，减少热量散失和汗液蒸发，从而稳定汗液分泌条件，进一步保障采样的连续性与稳定性。

双模传感机制：同步识别生化标志物与机械压力

在电化学传感性能方面，该平台展现出对多种关键汗液生物标志物的选择性响应能力，且不同分析物的作用机制存在显著差异。钠离子和钾离子等电解质通过静电屏蔽效应增强纤维导电性；而乳酸、铵根等代谢物则通过诱导电荷捕获和散射来降低导电性。截然相反的电导率变化方向，使传感器能够在不引入多路选择电路的情况下，有效区分多种汗液分析物。

研究团队在多名受试者身上开展了运动、热应激、心理应激等不同生理状态下的实际测试，传感纤维清晰捕捉到各状态下汗液分泌的起始时间、峰值强度和衰退曲线的差异特征，即便在低出汗率和信号波动的场景下，区分能力依然稳健。

除生化传感外，复合纤维还具备压阻特性，可通过电阻变化检测机械压力。施加压力后，mos₂导电网络被压缩致密化，电阻随之下降，信号可逆且与压力大小（1至5 n范围内）呈良好线性关系，完全覆盖日常穿戴的常见受力区间。经过500次弯曲循环测试，传感性能几乎无衰减，验证了其用于长期可穿戴应用的机械耐久性。这种生化与力学双模融合的传感能力，使同步监测汗液生化指标与肢体运动状态成为可能，显著拓展了健康追踪的维度。

织物集成潜力突出，推动可穿戴生物电子系统升级

从技术路线看，mos₂/复合纤维zui突出的优势在于其织物兼容性。湿法纺丝工艺可连续制备长程纤维，理论上可直接编织入运动服、医疗监护服等功能性纺织品，无需在衣物上二次集成刚性传感模块，极大降低了工程化门槛。与此同时，的生物可降解性也契合当前可穿戴电子产品向绿色低碳方向演进的行业趋势。

该研究成果对于国内正在布局柔性电子、智能纺织和健康监测赛道的企业具有重要参考价值。mos₂的电化学剥离制备和湿法纺丝工艺均已具备一定的产业化基础，如何在保持纳米片相结构和分散均匀性的前提下实现规模化量产，将是从实验室走向商业化的关键攻关方向。率先掌握高质量功能纤维的批量制备能力，有望在下一代可穿戴健康设备市场中占据先发优势。