衣服也能当显示屏，复旦团队研发出全新柔性织物｜硬科技

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作者：界面新闻

记者 | 佘晓晨

把衣服变成显示屏，这样的画面你有想象过吗？

近日，由复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队，将显示器件的制备与织物编织过程相融合，研发出了大面积柔性显示织物和智能集成系统。

据了解，关于此项研究的成果《大面积显示织物及其功能集成系统》（“Large-area display textiles integrated with functional systems”）已经于3月发表在《自然》（Nature）主刊上。

这种“大面积柔性显示织物”是一种可以发光的纤维材料。也就是说，我们可以把衣服当成显示屏了。

实际上，一般纤维的直径只有几十到几百微米，想在其中建立可控制的发光点阵难度极高。

根据“复旦大学”公众号的官方报道，彭慧胜团队起初遇到的难题是，发光纤维编织显示的图案数量非常有限，无法实现平面显示器中基于发光像素点的可控显示。之后他们发现，在织物编织过程中，经纬线的交织可以形成类似于显示器像素阵列的点阵。

因此，团队研制出了两种功能纤维：负载有发光活性材料的高分子复合纤维和透明导电的高分子凝胶纤维——先通过两种功能纤维经纬交织形成电致发光单元，再使用电路控制，创造出新型柔性显示织物。

而这种发光纤维材料直径不足半毫米，看起来和普通的纱线没有差别。不过，一旦给其通电，它们就会变成发光的纱线。



当然，发光材料在实际应用中的一个重要问题在于，如何让它们和普通衣服一样抵御摩擦和洗涤？通常来说，具有高曲率表面的纤维在相互接触时，接触区域会形成不均匀的电场分布，不利于其在变形过程中保持稳定性。

研究团队通过熔融挤出方法制备出了一种高弹性透明高分子导电纤维。通过对这种纤维进行模量调控，其可以在交织过程中发生自适应弹性形变，从而保持稳定性。

最终的实验结果表明，在两根纤维发生相对滑移、旋转、弯曲时，交织发光点亮度变动范围仍可控制在5%以内，织物也能够经受上百次的洗衣机洗涤。

除此之外，这种发光纤维的舒适度也可比拟普通织物。

近年来，柔性织物的研究得到了不少研究团队的青睐。2019年，南开大学的刘遵峰教授团队曾研发出一种纯蚕丝“人工肌肉”，可通过感知湿度实现自动伸缩。这种材料不仅可用于智能织物，在可以应用在柔性机器人中。

虽然目前来看这种材料还无法进入普通人的日常生活，但在未来，柔性织物将在众多行业产生重要作用，例如医疗健康、工业等领域。英国市场分析公司IDTechEx预测，到2028年，全球柔性电子市场有望达到3010亿美元。

一个有趣的例子是，论文显示，该团队的研究人员制作了一个尺寸为24cm×6cm的大屏幕纺织品，把它集成在一件卫衣上。他们收集了玩赛车游戏志愿者的脑电波的信号，在志愿者感到放松时，脑电波多为低频，而焦虑时脑电波多为高频。因此，志愿者们穿的衣服也可以显示自己的精神状态。



研究人员认为，如果结合先进的脑电波技术，这样的柔性织物可以成为通讯工具和辅助设备。