麥瑞特電纜材料(昆山)有限公司

專(zhuan) 業(ye) 生產(chan) 電纜繞包材料與(yu) 填充材料

        上海4月5日電 (記者 許婧)東(dong) 華大學材料科學與(yu) 工程學院先進功能電纜棉紙材料課題組研發出集無線能量采集、信息感知與(yu) 傳(chuan) 輸等功能於(yu) 一體(ti) 的新型智能纖維，由其編織製成的智能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。

　　這一突破性成果為(wei) 人與(yu) 環境的智能交互開辟了新可能，具有廣泛應用前景。相關(guan) 研究成果5日發表於(yu) 科學(Science)雜誌。

4月5日，東(dong) 華大學材料科學與(yu) 工程學院先進功能材料課題組在Science(科學)上發表了題為(wei) “Single　body-coupled　fiber　enables　chipless　textile　electronics”的研究論文。　東(dong) 華大學供圖

　　隨著科技不斷發展，智能可穿戴設備正逐漸成為(wei) 我們(men) 生活的一部分，並在健康監測、遠程醫療和人機交互等領域發揮著越來越重要的作用。相較於(yu) 傳(chuan) 統剛性半導體(ti) 元件或柔性薄膜器件等，由智能纖維編織而成的電子紡織品具有更好的透氣性和柔軟度，被視為(wei) 理想的可穿戴設備載體(ti) 。

　　目前，智能纖維的開發多基於(yu) “馮(feng) ·諾依曼架構”，即以矽基芯片作為(wei) 信息處理核心開發各種電子纖維功能模塊，如信號采集的傳(chuan) 感纖維、信號傳(chuan) 輸的導電纖維、信息顯示的發光纖維、能量供應的發電纖維等。不過，現階段的智能紡織品仍依賴於(yu) 芯片和電池，體(ti) 積、重量和剛性大，難以同時滿足人們(men) 對紡織品功能性和舒適性的需求。

　　該研究中，東(dong) 華大學科研團隊開創性地提出了“非馮(feng) ·諾伊曼架構”的新型智能纖維，有效地簡化了可穿戴設備和智能紡織品的硬件結構，優(you) 化了它們(men) 的可穿戴性。該工作實現了將能量采集、信息感知、信號傳(chuan) 輸等功能集成於(yu) 單根纖維中，並通過編織製成不依賴芯片和電池的智能紡織品。

　　“不插電”就能發光發電的纖維，其中到底有怎樣的奧妙呢？答案就是我們(men) 的身體(ti) 。該研究提出把人體(ti) 作為(wei) 能量交互的載體(ti) ，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(you) 先進入纖維、人體(ti) 、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(ti) 耦合”的新型能量交互機製。在添加特定功能材料以後，僅(jin) 僅(jin) 經過人體(ti) 觸碰，這種新型纖維就會(hui) 展現發光發電的“神奇一幕”。

　　“這款新型纖維具有三層鞘芯結構，所采用的均是市麵上比較常見的原材料。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(chan) 能力。”論文第一作者、東(dong) 華大學材料科學與(yu) 工程學院博士研究生楊偉(wei) 峰說。

　　該研究還展示了這種基於(yu) 人體(ti) 耦合原理的智能纖維的幾種應用：在不使用芯片和電池的情況下，實現了纖維觸控發光、織物顯示以及無線指令傳(chuan) 輸等功能。纖維材料改性國家重點實驗室(東(dong) 華大學)研究員侯成義(yi) 表示，這些新穎的功能有望拓展電子產(chan) 品的應用場景，甚至改變人們(men) 智慧生活的方式。

　　課題組組長王宏誌教授介紹，下一階段課題組將深入研究如何讓這種新型纖維能夠更有效地從(cong) 空間中收集能量，並以此驅動更多功能，包括顯示、變形、運算、人工智能等，相信在不久的未來，智能服裝能做更多事，人會(hui) 變得更加強大，對於(yu) 環境也會(hui) 有更好的適應性。

　　同期，Science還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(zhuan) 家對該成果進行了評述報道。該成果被認為(wei) 有望改變人與(yu) 環境以及人與(yu) 人之間的交互方式，對功能性纖維的開發以及智能紡織品在不同領域的應用具有重要的啟發意義(yi) 。在基礎研究方麵，因為(wei) 該智能纖維和紡織品能夠在不幹擾人們(men) 日常活動的情況下“不知不覺地”大規模采集身體(ti) 觸覺數據，因此能夠更高效和便捷地收集人體(ti) 與(yu) 外界交互過程中的物理信息，這將有望影響人體(ti) 物理交互研究用基礎模型的發展。

　　楊偉(wei) 峰為(wei) 論文第一作者，纖維材料改性國家重點實驗室(東(dong) 華大學)王宏誌教授、侯成義(yi) 研究員，以及東(dong) 華大學材料科學與(yu) 工程學院張青紅研究員為(wei) 論文通訊作者。該研究工作由東(dong) 華大學作為(wei) 唯一通訊單位主導完成，合作單位包括新加坡國立大學與(yu) 安徽農(nong) 業(ye) 大學。