記者近日從東華大學(xué)獲悉，該校科研人員成功研發(fā)出集無(wú)線(xiàn)能量采集、信息感知與傳輸等功能于一體的新型智能纖維，由其編織制成的紡織品無(wú)需依賴(lài)芯片和電池便可實(shí)現發(fā)光顯示、觸控等人機交互功能。

該成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》，被認為有望改變人與環(huán)境以及人與人之間的交互方式，對功能性纖維開(kāi)發(fā)以及智能紡織品在不同領(lǐng)域的應用具有重要啟發(fā)意義。

當前，智能可穿戴設備已成為日常生活的一部分，并在健康監測、遠程醫療、人機交互等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用。相較于傳統剛性半導體元件或柔性薄膜器件等，由智能纖維編織成的電子紡織品具有更好的透氣性和柔軟度，但目前智能纖維開(kāi)發(fā)多基于“馮·諾依曼架構”，即以硅基芯片作為信息處理核心開(kāi)發(fā)各種電子纖維功能模塊，如信號采集的傳感纖維、能量供應的發(fā)電纖維等，復雜的多模塊集成必然增大了紡織品的體積、重量和剛性。

東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院先進(jìn)功能材料課題組在一次實(shí)驗中，偶然發(fā)現纖維在無(wú)線(xiàn)電場(chǎng)中發(fā)出了光。以此為基礎，課題組開(kāi)創(chuàng )性地提出“非馮·諾依曼架構”的新型智能纖維，實(shí)現了將能量采集、信息感知與傳輸等功能集成于單根纖維中。

　　新型智能纖維的工作機制及觸控發(fā)光、無(wú)線(xiàn)游戲操控的演示。（受訪(fǎng)單位供圖）

課題組成員楊偉峰表示，電磁場(chǎng)和電磁波在生活中無(wú)處不在，這些電磁能量就是這種新型纖維的無(wú)線(xiàn)驅動(dòng)力，而人體作為能量交互的載體，開(kāi)辟了一條便捷的“通道”，使原本在大氣中耗散的電磁能量?jì)?yōu)先進(jìn)入纖維、人體、大地組成的回路。記者看到，僅是用手輕觸，這種添加了特定功能材料的新型纖維便呈現了發(fā)光發(fā)電的神奇景象。

據介紹，新型纖維具有三層鞘芯結構，芯層為感應交變電磁場(chǎng)的纖維天線(xiàn)（鍍銀尼龍纖維）、中間層為提高電磁能量耦合容量的介電層、外層為電場(chǎng)敏感的發(fā)光層，原材料成本低，纖維和織物的加工都已有成熟工藝。

在不使用芯片和電池的情況下，科研人員還通過(guò)這種新型纖維實(shí)現了織物顯示、無(wú)線(xiàn)指令傳輸等功能。纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗室（東華大學(xué)）研究員侯成義表示，新型纖維有望運用到服裝服飾等日用紡織品中，當它們接觸人體時(shí)，可通過(guò)發(fā)光進(jìn)行可視化的傳感、交互甚至高亮照明，還能對人體不同姿態(tài)動(dòng)作產(chǎn)生獨特的無(wú)線(xiàn)信號，進(jìn)而對電子產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遙控，這些新功能或會(huì )改變人們智慧生活的方式。

課題組表示，深入研究如何讓新型纖維更有效地從空間中收集能量，并以此驅動(dòng)包括顯示、變形、運算等在內的更多功能，將是團隊下一階段的工作。（吳振東、余敏之）