“空穴来电”？智能纤维点亮生活

    近日，东华大学科研团队研发了一款集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体的新型智能纤维。这种“黑科技”纤维不需额外电源，只需人体轻轻碰触就能发光发亮。

    据研究人员介绍，当前，世界上的智能纤维开发多基于所谓的“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，如信号采集的传感纤维、信号传输的导电纤维、信息显示的发光纤维、能量供应的发电纤维等。尽管这些功能模块可组合制成织物形态，但对芯片和电池的依赖性强，织物的体积、重量和刚性都比较大，难以同时满足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。而东华大学科研团队开创性地提出了“非冯·诺依曼架构”的新型智能纤维，将能量采集、信息感知、信号传输等功能集成于单根纤维中，并通过编织制成了不依赖芯片和电池的智能纺织品。

    研究人员把一小块织物放在电磁波发射装置旁边，织物上有智能纤维制作的格子状刺绣。只要用手指轻轻划过这块刺绣，就能看到像俄罗斯方块一样闪烁的光点。“不插电”就能发光发电，这背后的奥秘是什么？

    在日常生活中，电磁场和电磁波无处不在，散布在环境中的电磁能量就是这种新型纤维的无线驱动力。当人体接触到智能纤维时，就相当于承担了能量交互载体的角色，开辟了一条便捷的能量“通道”，让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。这种“人体耦合”的新型能量交互机制，能在不知不觉中、没有任何额外能耗地让新型纤维发光发电。

    研究人员介绍，这款新型纤维具有3层鞘芯结构，采用的均是市面上比较常见的原材料——芯层为感应交变电磁场的纤维天线，即镀银尼龙纤维；中间层为提高电磁能量耦合容量的介电层，即BaTiO3复合树脂；外层为电场敏感的发光层，即ZnS复合树脂。由于成本低廉，而且纤维和织物的加工都能采用成熟的工艺实现，因此，尽管这是一项新技术，却已经具备了量产能力。

    这种纤维能够应用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中。当与人体接触时，它们通过发光进行可视化的传感、交互甚至高亮照明，同时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。这些新颖的功能有望拓展电子产品的应用场景，甚至改变人们智慧生活的方式。

    （《中国科学报》4.8 李晨阳）