重大疫情使人们深刻意识到防护服是保障人民生命安全、提升军事力量、提高科技能力的关键装备。习近平总书记于2020年2月14日指出,“要把生物安全纳入国家安全体系”。为提高生物危害防范、应急和救援水平,确保突发事件下相关人员的生命安全和健康,保障求援工作的顺利开展,实现对环境信息和病毒信息的准确、及时的采集至关重要,这就要求防护服系统具有“感知增强”的功能。快速生物危害感知智能防护纤维与服装的开发将填补国内外的智能防护服空白领域,将有利于强化危险环境中作业人员对生物威胁的感知与识别能力、防护与生存能力,以及应急处置与救援能力,确保对生物威胁的有效防范,从而为推动建立世界一流的国家生物安全科技支撑体系,实现我国生物安全由被动防御到主动防卫的战略转型奠定基础。本项目通过气溶胶中细菌/病毒样颗粒的纤维传感响应机制、气体/温度等环境特征因子的纤维传感响应机制、防护服用低界面阻抗低损伤传感纤维与制品的集成等关键内容的研究,实现防护服环境特征因子检测数大于5,关键特征因子检测响应时间不高于0.1秒,将进一步推进柔性传感器、智能防护服等产品技术的升级,实现低成本制备。
目前,国内外尚无智能化传感防护服产品,仅相关科研机构在开展原创性研究:
中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所:生物防护技术及防护装备;针对埃博拉及非典等病毒的高效生物防护服;成功装备中国支援西非埃博拉疫区人员的生物防护
东华大学:生物防护织物与智能服装;开发了智能传感与能源管理服装;形成了“科技旗袍”、“能源衣”等一系列应用产品
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所:碳纳米管宏观材料可控制备及复合材料;实现碳纳米管薄膜、纤维连续化制备及高性能复合材料加工;开发了大面积碳纳米管薄膜、电加热服、柔性防护膜、电磁屏蔽膜等应用产品,其中电加热服已大量上市销售
清华大学:柔性可穿戴器件;基于屈曲结构和无机薄膜材料开发了柔性可伸缩传感电子器件;正在进行系统验证,即将实现装备
中国科学院深圳先进技术研究院:研制适用于助老助行柔性外骨骼系统;目前已经开发出拥有完全自主知识产权的二代柔性外骨骼机器人样机;正在进行功能性测试
项目承担单位东华大学团队在智能传感领域的前期研究发表在Nat Commun、Adv Mater等高影响力学术期刊,相关专利获得多项授权
该项目填补国内外的智能防护服空白领域,可以用于生物危害防范、应急和救援领域,将有利于强化危险环境中作业人员对生物威胁的感知与识别能力、防护与生存能力,以及应急处置与救援能力,确保对生物威胁的有效防范。
侯成义,东华大学研究员,博士生导师,国家“万人计划”青年拔尖人才,欧盟“玛丽居里学者”,江苏省“双创人才”,Materials Horizons新锐科学家。入选中国科协青年人才托举工程、上海市青年拔尖人才、上海市“启明星计划”、上海市“扬帆计划”、上海市“晨光计划”。任纺织行业智能纤维技术与制品重点实验室(2019)副主任、台玻悦达汽车玻璃有限公司技术总监。主要从事智能纤维材料与器件研究。在Science等期刊发表100余篇SCI论文,获得了20余项中国发明专利授权。研究成果被Science、Nature报道,入选“伟大的变革—庆祝改革开放四十周年展”。主持了中央军委科技委、装备发展部、国家自然科学基金面上等项目。担任过Science、Nature Electronics、Chemical Society Reviews等期刊审稿人,新加坡A*STAR等项目评审人。
项目是在海市“启明星计划”、上海市“扬帆计划”、上海市“晨光计划资助下获得成果。中国护服行业在未来几年将继续保持快速发展,预计市场规模将达到5000亿元,行业将会受到政策支持,科技应用将会成为行业发展的重要动力。