近日，東華大學科研人員成功研發出集無線能量采集、資訊感覺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需依賴晶片和電池便可實作發光顯示、觸控等人機互動功能。該成果被認為有望改變人與環境以及人與人之間的互動方式，對功能性纖維開發以及智能紡織品在不同領域的應用具有重要啟發意義。
“不插電”就能發光發電的纖維
目前，智能可穿戴裝置已成為日常生活的一部分，并在健康監測、遠端醫療、人機互動等領域發揮着重要作用。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，但目前智能纖維開發多基于“馮·諾依曼架構”，即以矽基晶片作為資訊處理核心開發各種電子纖維功能子產品，如信号采集的傳感纖維、能量供應的發電纖維等，複雜的多子產品內建必然增大了紡織品的體積、重量和剛性。
該研究中，東華大學科研團隊開創性地提出了“非馮·諾依曼架構”的新型智能纖維，有效地簡化了可穿戴裝置和智能紡織品的硬體結構，優化了它們的可穿戴性。該工作實作了将能量采集、資訊感覺、信号傳輸等功能內建于單根纖維中，并通過編織制成不依賴晶片和電池的智能紡織品。
“不插電”就能發光發電的纖維，其中到底有怎樣的奧妙呢？在我們的日常生活中，電磁場和電磁波無處不在，散布在環境中的這些電磁能量就是這種新型纖維的無線驅動力。而這些能量又是如何“傳遞”到纖維上面的呢？
答案就是我們的身體。該工作提出把人體作為能量互動的載體，開辟了一條便捷的能量“通道”，原本在大氣中耗散的電磁能量優先進入纖維、人體、大地組成的回路，恰恰就是這一“日用而不覺”的原理，促成了“人體耦合”的新型能量互動機制。在添加特定功能材料以後，僅僅經過人體觸碰，這種新型纖維就會展現發光發電的“神奇一幕”。
新型纖維的優勢
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的纖維天線（鍍銀尼龍纖維）、中間層為提高電磁能量耦合容量的介電層、外層為電場敏感的發光層，原材料成本低，纖維和織物的加工都已有成熟工藝。
觸控發光纖維與織物、無線遊戲操控的示範
在不使用晶片和電池的情況下，科研人員還通過這種新型纖維實作了織物顯示、無線指令傳輸等功能。纖維材料改性國家重點實驗室（東華大學）研究員表示，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，可通過發光進行可視化的傳感、互動甚至高亮照明，還能對人體不同姿态動作産生獨特的無線信号，進而對電子産品進行無線遙控，這些新功能或會改變人們智慧生活的方式。
對智慧生活場景的展望
來源：人民網
編輯：馬琳
審校：郝林