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把衣服变成“显示器”? 我国科学家团队研发出全柔性织物显示系统

你能想象有一天每天被我们穿在身上的衣服也能变成“显示器”吗?近日,复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队成功将显示器件的制备与织物编织过程相融合,实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统。相关研究成果已于3月11日在线发表于《自然》主刊。在衣服上浏览信息、查阅地图、发送消息……这些科幻感十足的场景,或许即将在现实生活中实现。

变成“显示器“的衣服其实被称为”智能织物“。简单来讲,就是将显示器集成到纺织品中,实现可穿戴。事实上,此前已有不少科研团队在智能织物方面下功夫,研制出了实现通信、传感和供电等功能的可穿戴产品。然而,具有功能性、大面积显示功能的织物还未实现。

究其原因,彭慧胜认为:“如何在柔软且直径为几十微米到几百微米的纤维上构建可程序化控制的发光点阵列,是织物显示领域的一大难题。”她介绍说,团队研制出两种功能纤维——负载有发光活性材料的高分子复合纤维、透明导电的高分子凝胶纤维,通过两者在编织过程中的经纬交织形成电致发光单元,并通过有效电路控制实现新型柔性显示织物。

据介绍,团队利用工业化编织设备,已经制成了长6米、宽0.25米、含约50万个发光点的发光织物,发光点之间最小的间距为0.8毫米,能初步满足部分实际应用的分辨率需求。另外,在导电纤维纬线的力学性能方面,团队通过熔融挤出方法制备了一种高弹性的透明高分子导电纤维。实验结果表面,在两根纤维发生相对滑移、旋转、弯曲的情况下,交织发光点亮度变动范围仍控制在5%以内,显示织物在对折、拉伸、按压循环变形条件下亦能保持亮度稳定,可耐受上百次的洗衣机洗涤。

此外,该团队还基于编织方法,实现了光伏织物、储能织物、触摸传感织物与显示织物的功能集成系统,使融合能量转换与存储、传感与显示等多功能于一身的织物系统成为可能。该系统在物联网和人机交互领域,如实时定位、智能通讯、医疗辅助等方面展现出良好应用前景。

彭慧胜在接受采访时表示:“智能织物明确的定义实际上还没有,我觉得可以理解为织物功能的进一步延伸。” 在谈及智能织物研究和应用存在的挑战时,彭慧胜教授提到:研究上,学术界、工业界已有器件和材料的相关标准,但设计织物并没有标准设备,在对比性能的时候,各实验室的产物很难被有效对比;应用上,由于没有标准的设备、工艺甚至判断的严格标准,很多应用很难往前推进。“要推广到真正的工程化、工业化,面临着非常多的难点。”她强调。

责任编辑:宋婧


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