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輕薄、柔軟又耐磨 這個顯示器能穿在身上

2021-09-02 太和集團

你曾設想過將顯示器穿在身上嗎?集器件功能、紡織方法、織物形態(tài)于一體,在我們穿的衣服上瀏覽咨詢、收發(fā)訊息、進行事件備忘……這是研究者近年來著力探尋的方向。

 

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日前,在國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項的資助下,復旦大學高分子科學系教授彭慧勝領銜的研究團隊自主研發(fā)出全柔性織物顯示系統(tǒng),相關成果以《大面積顯示織物及其功能集成系統(tǒng)》為題在線發(fā)表于《自然》雜志主刊。



 

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突破傳統(tǒng),“織物顯示”漫漫求索路 




織物顯示求索之旅絕不是一條坦途。近十多年來,彭慧勝帶領的研究團隊始終致力于智能高分子纖維與織物研發(fā)。

“這就是我們用于編織的發(fā)光纖維材料。”彭慧勝拿起一卷纏繞于紡錘上的纖維介紹道。這些直徑不足半毫米的纖維材料,實驗案臺上還有多卷,顏色各異,乍一看與生活中的尋常紗線類似?!岸斘覀兘o它們通上電,它們就顯示出了獨特一面——會發(fā)出明亮的光?!彼闷鹗诌叺囊患l(wèi)衣,展示其基本功能,衛(wèi)衣上的復旦大學校徽由發(fā)藍光的纖維編織而成,接通電源后,藍色的校徽圖案在室內清晰可辨。
 


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是什么使織物擁有了顯示特性?其內在結構如何?“顯示織物內呈現獨特的搭接結構,由發(fā)光經線和導電緯線交錯而成?!迸砘蹌俳忉尩溃陔妶龅募ぐl(fā)下,電極和發(fā)光層憑借物理搭接即可實現有效發(fā)光,該方法可以將發(fā)光器件制備與織物編織過程相統(tǒng)一,利用工業(yè)化編織設備,實現了長6米、寬0.25米、含約50萬個發(fā)光點的發(fā)光織物,發(fā)光點之間最小的間距為0.8毫米,能初步滿足部分實際應用的分辨率需求。通過更換發(fā)光材料,還可實現多色發(fā)光單元,得到多彩的顯示織物。

 

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彎折、水洗都不怕,顯示均勻且穩(wěn)定 


比起傳統(tǒng)的平板發(fā)光器件,發(fā)光纖維直徑可在0.2毫米至0.5毫米之間精確調控,奠定了其超細、超柔的特性。以此為材料一針一線梭織而成的衣物,可緊貼人體不規(guī)則輪廓,像普通織物一樣輕薄透氣,確保良好的穿著舒適度。

  

團隊在導電纖維緯線的力學性能方面下足了功夫,通過熔融擠出方法制備了一種高彈性的透明高分子導電纖維。“通過對高分子導電纖維的模量調控,使其在與發(fā)光經線交織時發(fā)生自適應彈性形變,形成穩(wěn)定接觸界面,并使得在纖維曲面上形成了類似平面的電場分布,從而確保了織物中‘像素點’的均勻穩(wěn)定發(fā)光。”彭慧勝說。


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實驗結果表明,在兩根纖維發(fā)生相對滑移、旋轉、彎曲的情況下,交織發(fā)光點亮度變動范圍仍控制在5%以內,顯示織物在對折、拉伸、按壓循環(huán)變形條件下亦能保持亮度穩(wěn)定,可耐受上百次的洗衣機洗滌。

  

多功能集成,表現出良好應用前景 


除顯示織物外,彭慧勝團隊還基于編織方法實現了具有光伏織物、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)在物聯網和人機交互領域,如實時定位、智能通訊、醫(yī)療輔助等方面表現出良好應用前景。


極地科考、地質勘探等野外工作場景中,只需在衣物上輕點幾下,即可實時顯示位置信息,地圖導航由“衣”指引;把顯示器穿在身上,語言障礙人群可以此作為高效便捷交流和表達的工具……



在不久的未來,由這些創(chuàng)新成果組成的智能織物產品或許就能走到你我身邊,有了這些神奇的紡織品,我們甚至能與日常穿的衣服進行更多元的信息交互,運用這些特殊纖維織成的“布料”,還能做出什么新奇的產品功能呢?我們可以拭目以待。



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