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东华大学研发“不插电”的智能发光发电纤维，成果在《科学》发表

2024-04-10 19:04

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

4月5日，东华大学材料科学与工程学院先进功能材料课题组在《科学》上发表论文，该研究提出了基于“人体耦合”的能量交互机制，并成功研发出集无线能量采集、信息感知、传输等功能于一体的新型智能纤维，由其编织制成的智能纺织品无需依赖芯片和电池便可实现发光显示、触控等人机交互功能，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能，具有广泛应用前景。

当前，智能纤维的开发多基于“冯·诺依曼架构”，即以硅基芯片作为信息处理核心开发各种电子纤维功能模块。尽管这些功能单元可组合制成织物形态，但这种复杂的多模块集成技术还面临着一系列挑战，难以同时满足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。

东华大学科研团队开创性地提出了“非冯·诺伊曼架构”的新型智能纤维，有效地简化了可穿戴设备和智能纺织品的硬件结构，优化了它们的可穿戴性。该工作实现了将能量采集、信息感知、信号传输等功能集成于单根纤维中，并通过编织制成不依赖芯片和电池的智能纺织品。

“不插电”就能发光发电的纤维，其中到底有怎样的奥妙呢？答案就是我们的身体。该工作提出把人体作为能量交互的载体，开辟一条便捷的能量“通道”，原本在大气中耗散的电磁能量优先进入纤维、人体、大地组成的回路，恰恰就是这一“日用而不觉”的原理，促成了“人体耦合”的新型能量交互机制。在添加特定功能材料以后，仅仅经过人体触碰，这种新型纤维就会展现发光发电的“神奇一幕”。研究员侯成义表示，“这种新型纤维能够运用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中，当它们与人体接触时，通过发光进行可视化的传感、交互甚至高亮照明，同时它们还能对人体不同姿态动作产生独特的无线信号，进而对智能家电等电子产品进行无线遥控。”

同期，《科学》还邀请美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、麻省理工学院的专家对该成果进行了评述报道。该成果被认为有望改变人与环境以及人与人之间的交互方式，对功能性纤维的开发以及智能纺织品在不同领域的应用具有重要的启发意义。在基础研究方面，因为该智能纤维和纺织品能够在不干扰人们日常活动的情况下不知不觉地大规模采集身体触觉数据，因此能够更高效和便捷地收集人体与外界交互过程中的物理信息，这将有望影响人体物理交互研究用基础模型的发展。