把衣服變成“顯示器”,有望在不遠(yuǎn)的將來變?yōu)楝F(xiàn)實

把衣服變成“顯示器”，進(jìn)而實現(xiàn)瀏覽資訊、收發(fā)信息、實時導(dǎo)航等功能，這是科學(xué)家們一直在探尋的方向。復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊成功將顯示器件的制備與織物編織過程相融合，實現(xiàn)了大面積柔性顯示織物和智能集成系統(tǒng)。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然》雜志。

科研團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授彭慧勝介紹說，如何在柔軟且直徑為幾十微米到幾百微米的纖維上構(gòu)建可程序化控制的發(fā)光點陣列，是織物顯示領(lǐng)域的一大難題。團(tuán)隊研制出兩種功能纖維——負(fù)載有發(fā)光活性材料的高分子復(fù)合纖維、透明導(dǎo)電的高分子凝膠纖維，通過兩者在編織過程中的經(jīng)緯交織形成電致發(fā)光單元，并通過有效電路控制實現(xiàn)新型柔性顯示織物。

記者看到，團(tuán)隊研制的“發(fā)光經(jīng)線”，外觀與生活中的尋常紗線類似，但通電后即可發(fā)出明亮的光。彭慧勝表示，施加交流電壓后，位于纖維上的高分子復(fù)合發(fā)光活性層在搭接點區(qū)域被電場激發(fā)，便形成一個個發(fā)光“像素點”。如此，在電場激發(fā)下，電極和發(fā)光層憑借物理搭接即可實現(xiàn)有效發(fā)光。利用工業(yè)化編織設(shè)備，團(tuán)隊目前已實現(xiàn)長6米、寬0.25米、約含50萬個“像素點”的顯示織物，已能初步滿足部分實際應(yīng)用的分辨率需求。

據(jù)介紹，“發(fā)光經(jīng)線”的直徑可在0.2毫米至0.5毫米間精確調(diào)控，賦予了其超細(xì)超柔的特性，以此梭織而成的衣服，可緊貼人體不規(guī)則輪廓，并保證輕薄、透氣。同時，團(tuán)隊在“導(dǎo)電緯線”的力學(xué)性能上下足功夫，研制出的高彈性透明高分子導(dǎo)電纖維可在與“發(fā)光經(jīng)線”交織時發(fā)生自適應(yīng)彈性形變，從而形成穩(wěn)定接觸界面。

實驗結(jié)果表明，在兩根纖維發(fā)生相對滑移、旋轉(zhuǎn)、彎曲情況下，交織發(fā)光點亮度變動范圍仍控制在5%以內(nèi)；顯示織物在對折、拉伸、按壓等外力作用下也能保持亮度穩(wěn)定，可耐受上百次的洗衣機(jī)洗滌。

目前，該科研團(tuán)隊基于編織方法，還實現(xiàn)了光伏織物、儲能織物、觸摸傳感織物與顯示織物的功能集成系統(tǒng)，使融合能量轉(zhuǎn)換與存儲、傳感與顯示等多功能于一身的織物系統(tǒng)成為可能。該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)和人機(jī)交互領(lǐng)域，如實時定位、智能通訊、醫(yī)療輔助等方面展現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。

“地質(zhì)工作者在野外工作時，只需在衣服上輕點幾下，就能實時顯示位置信息；語言障礙者把‘顯示器’穿在身上，就能與人實現(xiàn)高效便捷溝通。”彭慧勝表示，許多過去存在于人們想象中的場景，有望在不遠(yuǎn)的將來變?yōu)楝F(xiàn)實。

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