新材料：無電發光纖維成果改變人與環境

　　穿上一身由發光纖維織就的衣服，傳統發光纖維總是離不開芯片和電池，這就讓相應的紡織產品體積更大、分量更重，很難做得柔軟、輕盈。

　　近日，東華大學科研團隊在《科學》上發表了一篇有趣的論文。他們研發了一款集無線能量采集、信息感知與傳輸等功能于一體的新型智能纖維。這種“黑科技”纖維能聚集大氣中耗散的電磁能量并產生電信號，不需額外電源，只需人體輕輕碰觸就能發光發亮。

　　相較于傳統剛性半導體元件或柔性薄膜器件等，由智能纖維編織而成的電子紡織品具有更好的透氣性和柔軟度，是理想的可穿戴設備載體。

　　這次發表于《科學》的成果，也是智能纖維領域結出的一枚碩果。

　　當前，世界上的智能纖維開發多基于所謂的“馮·諾依曼架構”，即以硅基芯片作為信息處理核心開發各種電子纖維功能模塊，如信號采集的傳感纖維、信號傳輸的導電纖維、信息顯示的發光纖維、能量供應的發電纖維等。盡管這些功能模塊可組合制成織物形態，但對芯片和電池的依賴性強，織物的體積、重量和剛性都比較大，難以同時滿足人們對紡織品功能性和舒適性的需求。

　　而這一次，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，將能量采集、信息感知、信號傳輸等功能集成于單根纖維中，并通過編織制成了不依賴芯片和電池的智能紡織品。

　　把一小塊織物放在電磁波發射裝置旁邊，織物上有智能纖維制作的格子狀刺繡。只要用手指輕輕劃過這塊刺繡，就能看到像俄羅斯方塊一樣閃爍的光點。

　　這種“人體耦合”的新型能量交互機制，能在不知不覺中、沒有任何額外能耗地讓新型纖維發光發電。

　　纖維材料改性國家重點實驗室(東華大學)研究員介紹：“這種纖維能夠應用到服裝服飾、布藝裝飾等日用紡織品中。當與人體接觸時，它們通過發光進行可視化的傳感、交互甚至高亮照明，同時還能對人體不同姿態動作產生獨特的無線信號，進而對智能家電等電子產品進行無線遙控。這些新穎的功能有望拓展電子產品的應用場景，甚至改變人們智慧生活的方式。”

　　《科學》邀請美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校以及麻省理工學院的專家對該成果進行了評述報道，評述與論文同期刊發。

　　評述指出，該成果有望改變人與環境以及人與人之間的交互方式，對功能性纖維的開發以及智能紡織品在不同領域的應用具有重要的啟發意義。在基礎研究方面，因為該智能纖維和紡織品能夠在不干擾人們日常活動的情況下不知不覺地大規模采集身體觸覺數據，因此能夠更高效和便捷地收集人體與外界交互過程中的物理信息，有望促進人體物理交互研究基礎模型的發展。

　　東華大學先進功能材料課題組一直致力于智能纖維材料與器件的研究，從2012年研究石墨烯導電纖維開始，到2016年研發出電致變色纖維，再到2018年搭建成首條電致變色和力致發電纖維生產線，最終實現連續化、規模化制備。隨后，團隊又相繼研發出可連續制備的傳感纖維、發光纖維、調溫纖維……一系列成果為深化智能纖維領域研究奠定了基礎。

　　“下一階段工作，我們將深入研究如何讓這種新型纖維更有效地從空間收集能量，并以此驅動更多功能，包括顯示、變形、運算、人工智能等。相信在不久的將來，智能服裝能做更多事，人會變得更加強大，對于環境也會有更好的適應性。”該課題組組長、纖維材料改性國家重點實驗室教授王宏志說。