东华大学新发现“不插电”就能让服装智能发光的神奇纤维
日前，东华大学材料科学与工程学院先进功能材料课题组研发了一种新型智能纤维，它集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体。不需要插电，只要用手触碰或者放入水中就能发光。“不插电”也能发光新型智能纤维来了由这种纤维编织而成的智能纺织品，无需依赖芯片和电池便可发光。这一突破性成果为人与环境的智能交互提供了新的可能性，具有广泛应用前景。课题组还提出了一种新型的能量交互机制，相关研究成果已于近日在《科学》杂志上发表。总台记者 窦筠韵：现在在我身边的这块就是最新研究成果所发现的神奇织物，在不导电的情况下，那我进行这样的触碰，就会进行这样的发光。东华大学材料科学与工程学院教授 张青红：不需要任何外来电源，它吸收了周围的电磁波，然后把它转化为电信号，当我们手接触，相当于一个导体接触以后，形成了电子的定向移动，所以激发了荧光层。那我们通过制备一个很长的纤维以后，我们再编织就变成了织物。这个器件的发光层是分立的，这样有一个更好的展示效果。就能告诉我们，比如说我们手势，手接触的动作，通过可视化的方式显示出来。这种新型纤维材料由于没有供电模块，也没有芯片模块，因此可以更好地运用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中，当它们与人体接触时，通过发光进行可视化的传感、交互。同时，它们还能对人体不同姿态动作产生独特的无线信号，进而对智能家电等电子产品进行无线遥控。这些新颖的功能为人们未来的智慧生活提供了更多的可能性。会发光的纤维材料长啥样?这种神奇织物的发光源是一种纤维材料，这种纤维材料长什么样?未来又有哪些潜在的应用领域?总台记者 窦筠韵：在我手上所拿的这根就是不需要通电就会发光的纤维材料，它其实就是由这一堆粉经过加工所制作而成。我们可以看到，这里我们绑的就是这个纤维材料，工作人员用会导电的镊子触碰它就会发光，或者其实用我们的手触碰，也是一个导电体，也会发光。除此之外，如果我们把它放到水中，也会产生发光的效果。针对这样的一个纤维材料，工作人员在黑暗当中还可以有一些其他的应用。东华大学材料科学与工程学院博士生 杨伟峰：大家可以看到，我现在把这个不插电的纤维放在手上面，通过手和纤维这个界面，它就可以捕获环境中的电磁能量，从而让纤维发光，所以接触到的位置就会发光。当我们把纤维放在水里的时候，由于水与空气相比，它具有更高的能量捕获效率，所以整根纤维放在水中它就可以进行发光。所以我们在想，未来能不能把这个发光纤维用在水下照明以及显示，可能会在水下救援方面有潜在的应用。从粉末到纤维会发光的材料如何被发现?这种神奇的纤维是如何被科研人员发现的?它又是通过什么原理不通电就能发光的呢?东华大学材料科学与工程学院博士生 杨伟峰：我们最开始是把粉末通过实验室的一些纺丝的技术做成这么细的纤维，然后现有的一些技术里面，通常是要对这个纤维的电极进行通电，但我之前在一次实验过程中，通电的电极夹子断开了，然后去触摸这个纤维的时候，依然发现它具有发光的现象，所以后面我们就想基于这个没有通电可以发光的现象，来进行分析研究，最后就得出了一个叫人体耦合的环境电磁能量捕获的机制。科研人员所说的人体耦合的环境电磁能量捕获机制是什么原理呢?东华大学材料科学与工程学院博士生 杨伟峰：当我们把这个纤维放在一个具有背景电磁能量的环境下，人体触摸这个纤维的时候，纤维和皮肤的界面就会形成一个界面电容，从而可以让它使发射装置、纤维、人体以及和我们大地构成一个能量的回路，使原本耗散在空气中的电磁能量，优先走我们这条所构成的一个回路，从而实现对环境电磁能量捕获。目前，由于现在环境中的电磁能量，包括电磁场和电磁波，相对还比较微弱，而我们这个工作中会加入额外的一个发射的电磁源来为纤维提供能量，从而让它进行驱动。未来，我们想把纤维的发光效率进行提高，以及对环境电磁能量捕获的效率也进行提高，期望不需要依赖现有的电磁发射工作台，在随时随地更加自由的情况下，就能捕获环境中的电磁能量。神奇纤维让电子设备“穿”在身上变成可能研究人员介绍，由这种纤维织成的织物，未来将与可穿戴的装备结合在一起，利用它的无线能量采集、信息感知与传输等功能，让服装更加智能化。东华大学材料科学与工程学院教授 王宏志：现在我们每天的生活中，有越来越多可携带的一些设备，比如手机、手环，但是我们会发觉，这些设备实际上都是成为一个我们需要额外带的设备，有时候放在身上还不是特别舒服，很多专家和科技工作者都提出来说，未来这些可穿戴的装备都会和我们服装结合在一起，但是在这个过程中，我们会发觉往服装上附带这样一些功能的话，我们需要很多的电子元器件，这些元器件让服装本来的这些功能，比如说穿着舒适性、吸汗等等，这样的一些功能都变得比较差。那么如何来解决这个问题?我们这个工作就是从简化这个系统着手。我们目前来讲已经证明了无线的、没有芯片的情况下可以发光，可以用外界的频率来调控发光的强弱、颜色或者开关等等。我们未来希望它能够实现更加复杂的一些功能，包括除了显示以外，是不是还可以调控温度、湿度，还可以监测人体的各项指标，监测外界环境上的各种刺激、响应信号，让我们的服装更加智能化。来源：功能纺织
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