無需插電!中國科學家研製發光發電纖維 實現無線指令傳輸等功能
上海東華大學校科研人員成功研發出集無線能量採集、信息感知與傳輸等功能於一體的新型智能纖維,由其編織製成的紡織品無需依賴芯片和電池,便可實現發光顯示、觸控等人機交互功能。
《新華社》報道,東華大學材料科學與工程學院先進功能材料課題組在一次實驗中,偶然發現纖維在無線電場中發光。以此為基礎,課題組開創性地提出「非馮·諾依曼架構」的新型智能纖維,實現將能量採集、信息感知與傳輸等功能集成於單根纖維中。
課題組成員楊偉峰表示,電磁場和電磁波在生活中無處不在,這些電磁能量就是新型纖維的無線驅動力,而人體作為能量交互的載體,開辟了一條便捷的「通道」,使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。
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。
在不使用芯片和電池的情況下,科研人員還通過這種新型纖維實現了織物顯示、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)研究員侯成義表示,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、交互甚至高亮照明,還能對人體不同姿態動作產生獨特的無線信號,進而對電子產品進行無線遙控。
課題組表示,團隊下一階段會深入研究如何讓新型纖維更有效地從空間中收集能量,並以此驅動包括顯示、變形、運算等在內的更多功能。
該成果近日發表於國際學術期刊《科學》(Science),被認為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。