論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03295-8
顧名思義，這種織物融合了顯示器件的制備與織物編織過程，可以讓衣服充當(dāng)顯示器使用，而且可以多次清洗、折疊，有很大的實(shí)用價(jià)值。審稿人認(rèn)為，這項(xiàng)研究“創(chuàng)造了重要而有價(jià)值的新知識”。
在處理器的幫助下，人類腦電波可被轉(zhuǎn)換為可讀信息，并顯示在織物上。
該織物系統(tǒng)包括顯示屏、鍵盤和電源，因而可作為通信工具來使用。它可以用電池充電，甚至使用太陽能。
該織物系統(tǒng)中的顯示屏、鍵盤和電源，及其相關(guān)的模塊。
最重要的是，它還具備輸入、溝通和導(dǎo)航等功能，是真正意義上的“可穿戴設(shè)備”?？梢哉f，穿上它，你就是街上最“亮”的仔。
輸入操作。
與手機(jī)之間的溝通操作。
真· 可穿戴導(dǎo)航儀。
這種織物由一種直徑不足半毫米的發(fā)光纖維編織而成，纖維顏色各異，看起來和尋常紗線沒有太大差別。在織物編織過程中，經(jīng)緯線的交織可以自然地形成類似于顯示器像素陣列的點(diǎn)陣。
以此為靈感，團(tuán)隊(duì)著眼于研制兩種功能纖維——負(fù)載有發(fā)光活性材料的高分子復(fù)合纖維和透明導(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，并通過有效的電路控制實(shí)現(xiàn)新型柔性顯示織物。
彭教授認(rèn)為這可以改革溝通方式，“幫助存在聲音、語音或語言困難的個(gè)體向他人表達(dá)自己”。
“我們希望這種織物材料能夠改變我們與電子設(shè)備的交互方式，進(jìn)而塑造下一代電子設(shè)備。”彭慧勝表示。
除了彭慧勝之外，復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室副研究員陳培寧也是該論文的通訊作者。復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士研究生施翔、碩士研究生左勇以及工程與應(yīng)用技術(shù)研究院博士研究生翟鵬為論文第一作者。
左二為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系主任彭慧勝。圖源：復(fù)旦大學(xué)微信公眾號。
發(fā)光經(jīng)紗 + 導(dǎo)電緯紗 = 顯示織物
彭慧勝及其同事花費(fèi) 10 年時(shí)間思考如何改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，并嘗試了不同的纖維材料。但遺憾的是，有的材料要么無法在黑暗中顯示，要么在纖維編織時(shí)表現(xiàn)不佳。
在多次嘗試失敗之后終于迎來了轉(zhuǎn)機(jī)。他們在觀察紡織面料結(jié)構(gòu)以及織物經(jīng)緯線的交織方式之后取得了突破。
基于對織物的觀察，他們決定在織物纖維相交處創(chuàng)建微小的發(fā)光點(diǎn)，而這需要用到棉質(zhì)或類似纖維交織在一起的發(fā)光經(jīng)紗和導(dǎo)電緯紗。
在測試了不同組合之后，他們選擇了涂有發(fā)光復(fù)合材料的鍍銀經(jīng)紗以及某種凝膠制成的導(dǎo)電維紗。下圖 1 為發(fā)光經(jīng)紗、透明導(dǎo)電緯紗及其接觸面積的力學(xué)特征：
織物的“線”準(zhǔn)備好了，接下來需要將它們編織在一起。
該團(tuán)隊(duì)使用棉布將發(fā)光經(jīng)紗和導(dǎo)電緯紗編織成了長 6 米、寬 25 厘米的大面積顯示織物，其中包含大約 5×10^5 個(gè) EL 單元（electroluminescent unit，電致發(fā)光單元）。數(shù)據(jù)顯示，其中 600 個(gè) EL 單元的發(fā)光強(qiáng)度的相對偏差在﹣6.3% 和 5.2% 之間，這表示這些纖維非常適合制作大面積的顯示織物。
此外，這些 EL 單元不僅具有良好的發(fā)光性能，而且在經(jīng)過 1000 次彎曲（bending）、拉伸（stretching）和按壓（pressing）測試后仍能保持亮度穩(wěn)定。
下圖（左）為 EL 單元的特性，下圖（右）為顯示織物的結(jié)構(gòu)和 EL 性能：
這種顯示織物的耐用性怎么樣呢？該團(tuán)隊(duì)表示，將該織物露天放置一個(gè)月，并經(jīng)受 100 次清洗 – 干燥循環(huán)（wash-and-dry）和 10000 次折疊，依然能夠保持穩(wěn)定的亮度。
下圖為聚氨酯離子凝膠纖維和EL單元的耐久性表現(xiàn)：
最后，彭慧勝教授希望這種材料能夠幫助人們克服因健康問題或語言障礙帶來的溝通問題，其團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)做出改進(jìn)，包括增加展示亮度、分辨率，以及發(fā)光點(diǎn)的顏色種類。
