你能想象有一天每天被我們穿在身上的衣服也能變成“顯示器”嗎?近日，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授彭慧勝領(lǐng)銜的研究團隊成功將顯示器件的制備與織物編織過程相融合，實現(xiàn)了大面積柔性顯示織物和智能集成系統(tǒng)。相關(guān)研究成果已于3月11日在線發(fā)表于《自然》主刊。在衣服上瀏覽信息、查閱地圖、發(fā)送消息……這些科幻感十足的場景，或許即將在現(xiàn)實生活中實現(xiàn)。

變成“顯示器“的衣服其實被稱為”智能織物“。簡單來講，就是將顯示器集成到紡織品中，實現(xiàn)可穿戴。事實上，此前已有不少科研團隊在智能織物方面下功夫，研制出了實現(xiàn)通信、傳感和供電等功能的可穿戴產(chǎn)品。然而，具有功能性、大面積顯示功能的織物還未實現(xiàn)。

究其原因，彭慧勝認為：“如何在柔軟且直徑為幾十微米到幾百微米的纖維上構(gòu)建可程序化控制的發(fā)光點陣列，是織物顯示領(lǐng)域的一大難題。”她介紹說，團隊研制出兩種功能纖維——負載有發(fā)光活性材料的高分子復(fù)合纖維、透明導(dǎo)電的高分子凝膠纖維，通過兩者在編織過程中的經(jīng)緯交織形成電致發(fā)光單元，并通過有效電路控制實現(xiàn)新型柔性顯示織物。

據(jù)介紹，團隊利用工業(yè)化編織設(shè)備，已經(jīng)制成了長6米、寬0.25米、含約50萬個發(fā)光點的發(fā)光織物，發(fā)光點之間最小的間距為0.8毫米，能初步滿足部分實際應(yīng)用的分辨率需求。另外，在導(dǎo)電纖維緯線的力學(xué)性能方面，團隊通過熔融擠出方法制備了一種高彈性的透明高分子導(dǎo)電纖維。實驗結(jié)果表面，在兩根纖維發(fā)生相對滑移、旋轉(zhuǎn)、彎曲的情況下，交織發(fā)光點亮度變動范圍仍控制在5%以內(nèi)，顯示織物在對折、拉伸、按壓循環(huán)變形條件下亦能保持亮度穩(wěn)定，可耐受上百次的洗衣機洗滌。

此外，該團隊還基于編織方法，實現(xiàn)了光伏織物、儲能織物、觸摸傳感織物與顯示織物的功能集成系統(tǒng)，使融合能量轉(zhuǎn)換與存儲、傳感與顯示等多功能于一身的織物系統(tǒng)成為可能。該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)和人機交互領(lǐng)域，如實時定位、智能通訊、醫(yī)療輔助等方面展現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。

彭慧勝在接受采訪時表示：“智能織物明確的定義實際上還沒有，我覺得可以理解為織物功能的進一步延伸。” 在談及智能織物研究和應(yīng)用存在的挑戰(zhàn)時，彭慧勝教授提到：研究上，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界已有器件和材料的相關(guān)標準，但設(shè)計織物并沒有標準設(shè)備，在對比性能的時候，各實驗室的產(chǎn)物很難被有效對比;應(yīng)用上，由于沒有標準的設(shè)備、工藝甚至判斷的嚴格標準，很多應(yīng)用很難往前推進。“要推廣到真正的工程化、工業(yè)化，面臨著非常多的難點。”她強調(diào)。