针织应变传感器在人体运动检测等领域具有广阔的应用前景，尤其是其传感性能受到广泛关注。迄今为止，大多数应变传感器只涉及到二维方向的传感性能测试，并未在三维层面上对其进行传感性能研究。因此，现阶段传感性能测试方法不能完全反应其在人体真实运动应用时的三维传感机理。

针对针织应变传感器三维传感性能测试的问题，江南大学纺织科学与工程学院针织技术教育部工程研究中心研究人员提出了一种使用三维曲面方式评估针织柔性传感器传感性能的新方法，该方法利用Instron 5966万用拉伸仪对针织应变传感器进行三维曲面顶破试验及二维拉伸试验。研究了针织应变传感器在三维曲面及二维拉伸下其传感性能、响应性、稳定性及传感工作范围。研究表明，三维曲面测试方式更贴近传感器真实穿着时的传感变形情况，三维曲面感测范围是二维拉伸感测范围的两倍，这种测试方式更标准且方便。另外，该传感器可检测人体关节及步态运动的大范围应变。这项研究可为应变或压力传感器提供一种新的传感性能测试方法。

上述研究以“Sensing Performance of Knitted Strain Sensor on Two-Dimensional and Three-Dimensional Surfaces”为论文标题在线发表在Materials & design期刊。针织中心2017级博士研究生李煜天为论文第一作者，缪旭红教授为通讯作者，联合培养导师陈严教授。该研究得到了国家自然科学基金(61772238, 61902150)、中央高校基本科研基金 (JUSRP52013B)、泰山产业领军人才项目(tscy20180224)资助。

图1 基于氨纶/镀银纱线的针织应变传感器制备过程及人体运动检测

图2 （a）通过拉伸仪器收集电阻信号；（b）二维纵向拉伸试验；（c）针织传感器二维拉伸试验应力-应变关系；（d）二维拉伸试验应变-电阻关系；（e）第一阶段电阻变化；（f）应变传感器的响应时间；（g）速度对拉伸应变感应的影响；（h）传感器的长期稳定性和可重复性。

图3 （a）传感器曲面受力图；（b）线圈曲面热力图；（c）传感器顶破试验俯视图；（d）传感器顶破试验侧视图。

图4 （a）应变传感器顶破试验图；（b）顶破试验实物图；（c）三维曲面传感应力-应变关系；（d）三维曲面传感应变-电阻关系；（e）三维曲面传感单调性；（f）三维曲面传感响应时间；（g）速度对三维曲面传感的影响。

图5 （a）膝关节直立弯曲时电阻对应关系；（b）膝关节在不同角度时电阻变化；（c）四种运动下腿部电阻变化对应图。

第一作者简介：

李煜天，男，1992年出生，针织中心2017级博士研究生，主要从事针织应变传感器性能及运动检测研究。