復旦憑“織衣服”登Nature！能用袖子導航、發短信，耐折不怕洗

智東西（公眾號：zhidxcom）

作者 | 温淑

編輯 | Panken

智東西3月11日消息，昨日，上海復旦大學高分子科學系教授彭慧勝團隊的一項研究登上最新一期Nature。在該項研究中，研究人員展示了一種具備顯示、穿戴、摺疊、可清洗功能的新型智能電子織物，不僅能用於製作可發光圍巾、手套等新型可穿戴產品，還能與鍵盤、藍牙模塊等集成做交互式導航顯示器等。

相比現有的織物顯示技術，復旦大學研發的新型織物十分“耐造”，經歷100次洗滌與乾燥、1000次摺疊後仍具備顯示功能，此外還支持電池、太陽能等多種供電方式。

這項研究名為《集成功能系統的大面積顯示紡織品（Large-area display textiles integrated with functional systems）》。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03295-8

近些年來，可穿戴電子設備取得了顯著的進步。比如，此前曾有集成超薄顯示器的電子功能服裝等相關研究發佈。

儘管如此，現有的大多數同類產品面臨着易損壞、顯示內容受限等問題。

現有具備顯示功能的織物，通常通過在傳統織物上附加或編織OLED薄膜發光器件來製造。這種製造工藝決定了織物不僅不透氣，而且柔韌性較差。

此外，現有具備顯示功能的織物能夠顯示的內容受限，一般僅能顯示薄膜發光器件被預先設置好的內容。

在這背後，傳統OLED器件是基於玻璃或塑料襯底，通過在陰極、陽極之間沉積多層半導體有機薄膜製成的。相比之下，要在紡織品的纖維上沉積多層半導體有機薄膜則十分困難。即使沉積成功，紡織纖維的摺疊等操作，會使得半導體有機薄膜易於損壞。

更重要的是，OLED中的光發射依賴於陰極和陽極之間的載流子注入和傳輸，而傳統織物顯示技術用於編織的經緯紗線無法在半導體層和電極之間提供高質量的歐姆接觸（ohmic contact ）。

為解決現有織物顯示技術的侷限性，復旦大學研究團隊歷經約10年研發，提出了一種全新的不同材質經緯紗線組合方式。

研究人員認為，為了改良織物顯示效果，需在織物的纖維交織處創造出微小的光點。因此，需要選用會發光的經紗和可導電的緯紗，再用兩種紗線與棉質紗線等常見纖維編織出織物。

經過對大量不同材質的經、緯紗線組合進行測試，研究人員最終選用了一種塗有發光複合材料的鍍銀紗線作為經紗，一種由凝膠製程的可導電紗線作為緯紗。

最終，研究人員成功研製出一種可通過驅動電路進行控制的可發光織物。該織物支持電池、太陽能等多種供電方式，並通過綠、藍、橙色的光點顯示不同信息。

施加電流後，藉助相應程序，織物中鍍銀紗線與導電紗線接觸部位的電致發光單元，會以“唯一可識別的方式”被驅動電路識別，進而被“點亮”和傳遞信息。

為了驗證該織物性能，研究人員製作出一條6米長、25釐米寬的超長可發光“圍巾”，並對其進行一系列壓力測試等。

結果顯示，相比現有具備顯示功能的織物，復旦大學研發的創新織物的柔韌性較強。

具體來説，研究人員將該織物在户外放置1個月的時間，並對其進行100次洗滌和乾燥循環、摺疊1000次等操作。結果顯示，測試後該織物仍具備顯示功能。

另外，該織物耗電量較低，在發光時不會明顯發熱。

此外，研究人員還將6米長、25釐米寬的可發光織物與鍵盤、電源、顯示驅動器、微控制器、藍牙模塊進行集成，最終制作出一款交互式導航顯示器。

基於新型織物顯示技術的交互式導航顯示器示意圖

研究人員認為，得益於上述特性帶來的多種可能，這種織物顯示技術未來或可用於幫助言語障礙人士進行交流、幫助司機在衣服上查看GPS地圖、顯示穿戴者情緒狀態等多種場景。

目前，研究團隊正在對這項織物顯示技術進行改良，以增強顯示亮度、增加光線顏色選擇等。

復旦大學新型織物顯示技術有多種應用可能

對於可穿戴設備來説，不斷提升與人類交互的程度、創新交互方式是其重要發展方向。可以看到，這一點亦得到產學界的重視。

本週，國際學術頂刊Nature還發布了另一項可穿戴創新技術，在該研究中，一種可穿戴微型電網可藉助人體汗液來“充能”。

或許在未來，可穿戴設備將成為延伸人自身功能的重要媒介。

來源：Tech Xplore