智能织物在人体可穿戴监测和智能飞行器原位结构健康监测等领域引起了广泛的关注。其中，多纤维混杂技术已被证明能够突破单一类型纤维的机械性能限制、满足复合材料性能定制需求。然而，不同种类纤维之间明显的弹性模量差异易导致在外界载荷作用下的分层和层间脱粘，因而严重制约了混杂织物复合材料结构和功能的完整性。为克服这一局限，基于功能纳米材料的织物表界面改性技术已成为提升界面相互作用和载荷传递效率的有效途径。MXene具有突出的机械性能和丰富的表面基团，可以通过增加纤维表面能和表面粗糙度来增强复合材料界面强度，而优异的金属导电性也使其在附着于绝缘织物表面时具有构建高导电功能层的巨大潜力。另一方面，氧化锌纳米棒（ZnO NRs）也被证实具有复合材料机械增强效果和本征压电特性。因此，通过合理利用这些功能纳米材料的机电性能，有望开发出一种兼具层间结构协同变形能力和本体自供电传感功能的混杂智能织物系统。

受皮肤界面结构启发，团队提出了一种新颖的复合材料界面改性策略以制造由CNT/MXene改性芳纶织物（CMAFs）和ZnO NRs改性碳纤维织物（ZCFs）组成的混杂智能织物系统。并通过对CMAFs表面CNT/MXene复合涂层微观形貌、化学结构和导电性，以及ZCFs表面ZnO NRs形貌、晶格状态和密度的系统研究，实现了界面改性工艺参数优化。一方面，在可穿戴压力传感应用中，基于上述混杂智能织物系统的柔性压力传感器（HSFPSs）得益于其类似皮肤的多级感知界面，表现出可靠的适形性、结构稳定性以及优良的自供电压力传感性能（包括2.39 V·kPa−1的灵敏度、高工作耐久度和低测量极限等），从而能够胜任多种可穿戴监测任务。另一方面，通过真空辅助树脂传递模塑（VARTM）技术，可基于上述混杂智能织物系统构建结构功能一体化航空纤维增强复合材料（M-HFRPs）。与未经界面改性的复合材料样件相比，由于CNT/MXene和ZnO NRs的协同界面增强效应，M-HFRPs表现出更高的拉伸强度（提升13.6%）和弹性模量（提升10.1%）以及极高的冲击能量吸收能力（提升111.9%）。此外，这一界面改性策略同时赋予了复合材料集成于其结构内部的冲击破坏监测功能。本研究尝试实现结构功能一体化混杂智能织物复合材料的集成制造，有望推动多功能智能穿戴设备和航空航天自主飞行技术的发展。

图1 受皮肤启发的结构功能一体化混杂智能织物系统界面改性方法设计理念

图2 基于结构功能一体化混杂智能织物系统的柔性压力传感器（HSFPSs）制造及传感性能测试

图3 基于结构功能一体化混杂智能织物系统的自诊断复合材料(M-HFRPs)制造及机电性能测试

程翔，毕业于北京航空航天大学机械工程及自动化学院，师从蔡军教授，现为中国科学院空天信息创新研究院博士后。主要研究方向为智能传感、蒙皮健康监测技术、多功能纳米材料及器件。目前已在Small、ACS Appl. Mater. Interfaces、Nano Research、Chem. Eng. J.等期刊发表SCI论文8篇。

龚德，北京航空航天大学机械工程及自动化学院博士后。主要研究方向为仿生微机器人、仿生柔性智能传感及电磁防护等。以第一或通讯作者在Small、ACS Appl. Mater. Interfaces等期刊发表SCI论文近20篇。主持国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金站前特别资助以及面上资助等项目。

陈博，中国科学院空天信息创新研究院研究员。主要研究方向为航天有效载荷热控设计理论与关键技术、机电热一体化、电磁吸波透波调控以及仿生热管理技术。发表文章共30余篇，其中第一作者发表文章24篇。主持完成国家自然科学基金青年基金、中国科学院知识创新工程青年人才领域前沿项目等，同时担任多项星载微波探测设备型号任务的热设计主管，攻克多项有效微波探测系统研制中的热设计难题。

蔡军，北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授，博士生导师，全国百篇优博论文、教育部新世纪优秀人才、国家自然科学基金优青基金获得者。课题组主要从事生物加工成形、仿生微纳制造相关研究，致力于基于微生物模板的生物制造新方法，在柔性电磁防护材料、仿生柔性智能蒙皮、仿生微机器人等领域取得系列创新成果。已承担基础加强重点项目、装备预研共用技术项目、国家自然科学基金等多项课题。目前已在Adv. Funct. Mater.，Adv. Optical Mater.，Small等期刊发表SCI论文近80篇，授权国家发明专利10余项。

Cheng X, Chen T, Gong D, et al. Skin-inspired interface modification strategy toward a structure-function integrated hybrid smart fabric system with self-powered sensing property for versatile applications. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6806-z.