東華大學團隊研發(fā)出“不插電”的發(fā)光發(fā)電纖維

中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 任朝霞）4月5日，東華大學材料科學與工程學院先進功能材料課題組在《科學》雜志發(fā)表研究論文，提出了基于“人體耦合”的能量交互機制，并成功研發(fā)出集無線能量采集、信息感知與傳輸等功能于一體的新型智能纖維，由其編織制成的智能紡織品無需依賴芯片和電池便可實現發(fā)光顯示、觸控等人機交互功能，這一突破性成果為人與環(huán)境的智能交互開辟了新可能。

同期，《科學》邀請美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、麻省理工學院的專家對該成果進行評述報道，認為該成果有望改變人與環(huán)境以及人與人之間的交互方式，對功能性纖維的開發(fā)以及智能紡織品在不同領域的應用具有重要的啟發(fā)意義。在基礎研究方面，因為該智能纖維和紡織品能夠在不干擾人們日?；顒拥那闆r下“不知不覺地”大規(guī)模采集身體觸覺數據，因此能夠更高效和便捷地收集人體與外界交互過程中的物理信息，這將有望影響人體物理交互研究用基礎模型的發(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，開辟了一條便捷的能量“通道”，原本在大氣中耗散的電磁能量優(yōu)先進入纖維、人體、大地組成的回路，恰恰就是這一“日用而不覺”的原理，促成了“人體耦合”的新型能量交互機制。在添加特定功能材料以后，僅僅經過人體觸碰，這種新型纖維就會展現發(fā)光發(fā)電的“神奇一幕”。

“這款新型纖維具有三層鞘芯結構，所采用的均是市面上比較常見的原材料。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（BaTiO3復合樹脂）、外層為電場敏感的發(fā)光層（ZnS復合樹脂）。原材料成本低，纖維和織物的加工都能夠用成熟的工藝實現，已具備量產能力?！闭撐牡谝蛔髡?、東華大學材料科學與工程學院博士研究生楊偉峰說。

據介紹，這種新型纖維能夠運用到服裝服飾、布藝裝飾等日用紡織品中,當它們與人體接觸時，通過發(fā)光進行可視化的傳感、交互甚至高亮照明，同時它們還能對人體不同姿態(tài)動作產生獨特的無線信號，進而對智能家電等電子產品進行無線遙控。這些新穎的功能有望拓展電子產品的應用場景，甚至改變人們智慧生活的方式。下一階段，研究團隊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，并以此驅動更多功能，包括顯示、變形、運算、人工智能等。

該研究工作由東華大學作為唯一通訊單位主導完成，合作單位包括新加坡國立大學與安徽農業(yè)大學。