纤维基摩擦传感器因其可将运动的机械能转换为电信号的优势在智能可穿戴电子方面引人注目。然而纤维基摩擦传感器的灵敏度受限于其纤维极性，研究发现可通过结构设计和材料改性来提升纤维极性。其中，材料改性中通过添加含氟的功能性填料，以增强摩擦传感器的输出性能，是实现传感器灵敏度提升最简便的方式。同时，传感器在使用过程中易受汗液的影响，导致传感器表面滋生细菌，从而影响传感器的正常使用。因此传感器在提升灵敏度的同时，也需要具备一定的抗菌性。

近日，东华大学朱美芳/曹冉团队通过溶液共混、成纤析出的方法，在聚偏氟乙烯（PVDF）中引入氢键有机框架材料（HOF-101-F），构筑了PVDF/HOF复合纳米纤维膜，并制备了一种透气、抗菌、高灵敏的纤维基摩擦传感器（BATS），显著改善了传感器的输出性能和抗菌性（图1）。相关研究成果以《嵌入 HOF 纳米纤维的透气、抗菌且高灵敏度摩擦传感器用于运动监测和损伤预防》“Breathable, Antibacterial, and Highly SensitiveTribo-Sensors using HOF Embedded Nanofibers for Movements Monitoring and InjuryPrevention”为题，发表在《纳米能源》（Nano Energy）上。

图1. BATS 的制备及其预防运动损伤的示意图

图2. PVDF/HOF复合纳米纤维的形貌和结构表征

PVDF和HOF-101-F在DMF中共溶解的性质，使得在共混静电纺丝过程中HOF-101-F纳米晶体成功析出嵌入纤维中，得到了负载HOF-101-F纳米晶体的PVDF/HOF复合纳米纤维膜。

图3.PVDF/HOF复合纳米纤维的透气、防水和抗菌性能

由此获得的PVDF/HOF复合纳米纤维膜具备良好的防水性、一定的透气性，对大肠杆菌的抑菌率可达90%以上，可有效使得大肠杆菌表面形貌皱缩。

图4. BATS的电学输出性能

PVDF/HOF复合纳米纤维与纯 PVDF 相比，HOF-101-F的引入可将 BATS 的输出性能提升约 250%，其峰值功率可达4.41mW。

图5. BATS在预防运动损伤方面的应用及逻辑电路示意图

将BATS与服装集成，置于运动部位如关节、后背等，可以实时监测运动姿势正确与否（正确与错误的姿势产生的电信号不同）。将该电信号进一步与信号处理逻辑电路连接，可以实现对错误运动姿势的实时报警功能。

综上，该团队利用在PVDF中引入HOF-101-F策略来改善纤维基摩擦传感器的输出性能和抗菌性，其在运动损伤监测领域表现出巨大的应用潜力。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110936