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新型智能纤维材料来了

●陶勇 朱海涛

纤维广泛存在于人们的生活中。它是一种呈丝状或线状的材料,一般用来制作衣物、家具和其他产品。

去年底,我国东华大学材料科学与工程学院研发出一种新型智能纤维。由这种纤维编织制成的智能纺织品,无需依赖芯片和电池,便可实现发光显示、触控等人机交互功能。这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能,相关成果已发表于《科学》杂志上。

研究人员称,他们实现了将能量采集、信息感知、信号传输等功能集成于单根纤维,使新型智能纤维材料能够感知外界环境变化,并根据这些变化自动调整自身性能或形态。

新型智能纤维材料具有3层鞘芯结构:芯层为感应交变电磁场的纤维天线,中间层为提高电磁能量耦合容量的介电层,外层为对电场敏感的发光层。

值得注意的是,与其他纤维需要依靠芯片和电池才能发光发电不同,新型智能纤维材料在没有芯片和电池的情况下,也能发光发电。

发光发电的能量,来源于我们周围的环境。

环顾我们的日常生活,电磁场和电磁波无处不在。散布在环境中的这些电磁能量,就是这种新型智能纤维材料的驱动力。

通常,电磁能量会在大气中慢慢散失掉。而利用人体耦合技术,人体作为能量交互的载体,可使电磁能量优先进入到由纤维、人体及大地形成的“能量循环”中,并有效利用这些电磁能量。

新型智能纤维材料中添加了能感应电磁能量的材料,当感应到人体传过来的电磁能量时,纤维材料及时将其转化为光能和电能,进而发光发电。

基于发光发电、透气性和柔软度较好等优异性能,由新型智能纤维材料编织而成的电子纺织品,被视为未来理想的可穿戴设备载体。

——用于智能服装、日用纺织品的创新。

想象一下,夜晚走夜路时,由新型智能纤维材料制成的“会发光的”书包或服饰,会让你及时被司机看到,避免安全隐患;在游乐场游玩时,当地面嵌入的智能纤维材料检测到有人摔倒时,管理人员会收到信号,及时赶来帮助……未来,新型智能纤维材料或将为人们的生活提供较大便利。

——用于家居设备。

当“会发光的”新型智能纤维材料用于可视化的传感、交互甚至高亮照明,人们可以实现对智能家电等家居设备的无线遥控。

研究人员表示,接下来,他们将深入研究如何让新型智能纤维材料更有效地从空间中收集能量,并以此驱动纤维材料具备显示、变形等更多功能。

随着科技不断进步,蓬勃发展的新型智能纤维材料,正以其独特的魅力和潜力渗透到生活的方方面面,助力我们走向一个更加智能、便捷、舒适的未来。据《解放军报》

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