把“显示器”穿在身上 我国科学家研发出全柔性织物显示系统

来源:新华社| 2021-03-11 15:16:48| 作者:吴振东

  新华社上海3月11日电(记者吴振东)把衣服变成“显示器”,进而实现浏览资讯、收发信息、实时导航等功能,这是科学家们一直在探寻的方向。复旦大学科研团队成功将显示器件的制备与织物编织过程相融合,实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统。相关成果近日在线发表于《自然》杂志。

  科研团队负责人、复旦大学高分子科学系教授彭慧胜介绍说,如何在柔软且直径为几十微米到几百微米的纤维上构建可程序化控制的发光点阵列,是织物显示领域的一大难题。团队研制出两种功能纤维——负载有发光活性材料的高分子复合纤维、透明导电的高分子凝胶纤维,通过两者在编织过程中的经纬交织形成电致发光单元,并通过有效电路控制实现新型柔性显示织物。

  记者看到,团队研制的“发光经线”,外观与生活中的寻常纱线类似,但通电后即可发出明亮的光。彭慧胜表示,施加交流电压后,位于纤维上的高分子复合发光活性层在搭接点区域被电场激发,便形成一个个发光“像素点”。如此,在电场激发下,电极和发光层凭借物理搭接即可实现有效发光。利用工业化编织设备,团队目前已实现长6米、宽0.25米、约含50万个“像素点”的显示织物,已能初步满足部分实际应用的分辨率需求。

  据介绍,“发光经线”的直径可在0.2毫米至0.5毫米间精确调控,赋予了其超细超柔的特性,以此梭织而成的衣服,可紧贴人体不规则轮廓,并保证轻薄、透气。同时,团队在“导电纬线”的力学性能上下足功夫,研制出的高弹性透明高分子导电纤维可在与“发光经线”交织时发生自适应弹性形变,从而形成稳定接触界面。

实验结果表明,在两根纤维发生相对滑移、旋转、弯曲情况下,交织发光点亮度变动范围仍控制在5%以内;显示织物在对折、拉伸、按压等外力作用下也能保持亮度稳定,可耐受上百次的洗衣机洗涤。

  目前,该科研团队基于编织方法,还实现了光伏织物、储能织物、触摸传感织物与显示织物的功能集成系统,使融合能量转换与存储、传感与显示等多功能于一身的织物系统成为可能。该系统在物联网和人机交互领域,如实时定位、智能通讯、医疗辅助等方面展现出良好应用前景。

  “地质工作者在野外工作时,只需在衣服上轻点几下,就能实时显示位置信息;语言障碍者把‘显示器’穿在身上,就能与人实现高效便捷沟通。”彭慧胜表示,许多过去存在于人们想象中的场景,有望在不远的将来变为现实。(完)

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