東華大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出“不插電”的發(fā)光發(fā)電纖維

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 任朝霞）4月5日，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《科學(xué)》雜志發(fā)表研究論文，提出了基于“人體耦合”的能量交互機(jī)制，并成功研發(fā)出集無(wú)線能量采集、信息感知與傳輸?shù)裙δ苡谝惑w的新型智能纖維，由其編織制成的智能紡織品無(wú)需依賴芯片和電池便可實(shí)現(xiàn)發(fā)光顯示、觸控等人機(jī)交互功能，這一突破性成果為人與環(huán)境的智能交互開(kāi)辟了新可能。

同期，《科學(xué)》邀請(qǐng)美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校、麻省理工學(xué)院的專家對(duì)該成果進(jìn)行評(píng)述報(bào)道，認(rèn)為該成果有望改變?nèi)伺c環(huán)境以及人與人之間的交互方式，對(duì)功能性纖維的開(kāi)發(fā)以及智能紡織品在不同領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的啟發(fā)意義。在基礎(chǔ)研究方面，因?yàn)樵撝悄芾w維和紡織品能夠在不干擾人們?nèi)粘；顒?dòng)的情況下“不知不覺(jué)地”大規(guī)模采集身體觸覺(jué)數(shù)據(jù)，因此能夠更高效和便捷地收集人體與外界交互過(guò)程中的物理信息，這將有望影響人體物理交互研究用基礎(chǔ)模型的發(fā)展。

“不插電”就能發(fā)光發(fā)電的纖維，其中到底有怎樣的奧妙呢？該研究成果提出把人體作為能量交互的載體，開(kāi)辟了一條便捷的能量“通道”，原本在大氣中耗散的電磁能量?jī)?yōu)先進(jìn)入纖維、人體、大地組成的回路，恰恰就是這一“日用而不覺(jué)”的原理，促成了“人體耦合”的新型能量交互機(jī)制。在添加特定功能材料以后，僅僅經(jīng)過(guò)人體觸碰，這種新型纖維就會(huì)展現(xiàn)發(fā)光發(fā)電的“神奇一幕”。

“這款新型纖維具有三層鞘芯結(jié)構(gòu)，所采用的均是市面上比較常見(jiàn)的原材料。芯層為感應(yīng)交變電磁場(chǎng)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（BaTiO3復(fù)合樹(shù)脂）、外層為電場(chǎng)敏感的發(fā)光層（ZnS復(fù)合樹(shù)脂）。原材料成本低，纖維和織物的加工都能夠用成熟的工藝實(shí)現(xiàn)，已具備量產(chǎn)能力。”論文第一作者、東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生楊偉峰說(shuō)。

據(jù)介紹，這種新型纖維能夠運(yùn)用到服裝服飾、布藝裝飾等日用紡織品中,當(dāng)它們與人體接觸時(shí)，通過(guò)發(fā)光進(jìn)行可視化的傳感、交互甚至高亮照明，同時(shí)它們還能對(duì)人體不同姿態(tài)動(dòng)作產(chǎn)生獨(dú)特的無(wú)線信號(hào)，進(jìn)而對(duì)智能家電等電子產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)線遙控。這些新穎的功能有望拓展電子產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景，甚至改變?nèi)藗冎腔凵畹姆绞?。下一階段，研究團(tuán)隊(duì)將深入研究如何讓這種新型纖維能夠更有效地從空間中收集能量，并以此驅(qū)動(dòng)更多功能，包括顯示、變形、運(yùn)算、人工智能等。

該研究工作由東華大學(xué)作為唯一通訊單位主導(dǎo)完成，合作單位包括新加坡國(guó)立大學(xué)與安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)。