嵌入服裝中的傳感器、控制器和其他電子設(shè)備可以改變我們與計算機以及人與人之間的交互方式。但是，由于需要用笨重的電池為T恤衫供電，并使用堅硬的電路板處理數(shù)據(jù)，將T恤衫變成電子設(shè)備的努力受到了阻礙。

但今天發(fā)表在Science雜志上的研究成果表明，其實大可不必如此。由高科技分層纖維織成的紡織品能與人體良好的貼合，并從環(huán)境中收集電磁能 —— 無需攜帶電池。這種紡織品還可以充當簡單的傳感器，便于肉眼讀取，也可以發(fā)射無線信號。這種纖維背后的研究團隊包括了上海東華大學材料科學與工程學院的Chengyi Hou, Hongzhi Wang, 以及Qinghong Zhang。

WEIFENG YANG/DONGHUA UNIVERSITY/YANG ET AL.

該小組已在多種應用中展示了這些智能纖維。他們制作了能感知人們腳步的地毯、基于紡織品的游戲控制器、可穿戴的644像素顯示屏，以及可用于書寫信息并顯示在顯示屏上的紡織鍵盤。

YANG ET AL.

工程師們曾經(jīng)制造過類似的智能紡織品，包括基于纖維的觸摸和壓力傳感器。但以前的設(shè)備都需要連接剛性電源和集成電路。"伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的電氣和計算機工程師Yunzhu Li說："你還是得在背包或口袋里的某個地方放一塊電路板。“Yunzhu Li沒有參與目前的研究。他提到，這一基于光纖的新型設(shè)備 "不需要任何堅硬或剛性的東西"。因此，它們有可能降低智能紡織品更廣泛應用的門檻。

層電介質(zhì)樹脂，可以儲存人觸摸纖維時耦合到纖維上的電磁能。最后，光纖外層會隨著電磁能的變化而發(fā)光。發(fā)光層則是一種混合了含鋅和含銅熒光粉的樹脂。這種纖維可在制造過程中染色，以改變其顏色。

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人體是這一設(shè)備另一個重要的組成部分。例如，當人的指尖靠近光纖上的某個特定點時，電荷就會儲存在該點。當電荷積累到足夠多時，就會激發(fā)光學層，使其發(fā)光。當有人用指尖按壓光纖時，電荷會變得更強。超過一定閾值后，這種壓力就會產(chǎn)生無線信號。這樣，用這些纖維制成的紡織品就可以充當簡單的觸覺傳感器，同時無需電池或邏輯電路。

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這些纖維可以織成紡織品，用來制作衣服或地毯。它們還可以用作刺繡線，與更傳統(tǒng)的纖維混合使用。由于無需添加任何電路板或其他額外材料，因此只需使用工業(yè)技術(shù)編織即可。研究人員通過調(diào)整纖維的硬度、光滑度和其他質(zhì)量，使其穿著足夠舒適。在經(jīng)過25次洗滌后，紡織品仍能保持其外觀和性能。

Li說，這些對觸覺敏感的纖維有助于更容易地收集訓練機器人所需的觸覺數(shù)據(jù)。用于幫助機器人認識世界的現(xiàn)有模型（稱為 "基礎(chǔ)模型"）中的大部分數(shù)據(jù)都是基于互聯(lián)網(wǎng)上的照片和文字，但我們在瀏覽環(huán)境時使用的遠不止視覺信息。通過感覺身體與椅子的接觸，你可以知道自己是坐穩(wěn)了了還是會摔倒。在切割食材時，僅僅觀察刀的動作是不夠的。如果你能感覺到切的東西是像豆腐一樣軟，還是像胡蘿卜一樣硬，那么將有助于你做出一頓更美味的晚餐。

Li表示，觸摸感應電子纖維十分易用，而且在大規(guī)模制造方面大有可為，因此可以更容易地收集大量真實世界的觸覺數(shù)據(jù)，從而建立更逼真的基礎(chǔ)模型。他描繪了一幅場景，人們可以把這些傳感器穿在衣服里或戴在手套里來收集這類信息。

Li說：“這些電子紡織品為無處不在的計算計算開辟了很多途徑，因為紡織品在日常生活中無處不在?！?/p>

文章來源：IEEE電氣電子工程師學會