智能纤维会成为未来穿戴的新时尚吗？

侯成义

最近，我所在的东华大学材料科学与工程学院先进功能材料课题组成功研发出了一种新型智能纤维，这种纤维无需依赖芯片和电池，在电磁波的环境中与人体接触就能实现发光显示、触控等人机交互功能，为智能纺织品的发展开辟了新的可能性。

什么是智能纤维？

生活中你所熟悉的纤维，通常是衣服中的一根根丝，它们除了负责保暖、美观、舒适，还有一些隐藏“大招”，如抗菌、除臭、阻燃、吸湿等。这些纤维通常被称作“功能纤维”。

那么，更进一步，什么是“智能纤维”呢？在科幻电影中出现的能帮助“超级英雄”隐身、飞翔，和他们对话交流，甚至具有自我意识的神奇“战衣”，是否真的能实现？我们的回答是：通过“智能纤维”，真的能实现！

智能纤维，是能够感知外界环境，如力、热、化学反应、光、电、磁等并做出主动反馈和响应的纤维。看，这根放在手上就能发光的纤维，就是我们研究的主角：智能纤维。

智能纤维的“智能化”从何而来？

说到智能化，你可能想到的是智能手机等电子设备，它们都是基于经典电子计算机的“冯·诺依曼架构”，即以芯片作为信息处理的核心，由电池提供能量工作。但是想要将芯片和电池放到比头发丝还细的纤维中，似乎是一件不可能的事情，更别说这些硬硬的电子元器件和柔软的纤维相比，穿在身上肯定不舒服。

我们团队的这项研发，提出了一种全新的被称为“人体耦合”的能量与信息交互机制。在日常生活中，电磁场和电磁波无处不在，“人体耦合”机制正是以人体为媒介，将这些无处不在的电磁能量在纤维里转换为光和电。这一原理说起来简单，能够实现应用却是一项技术上的重大突破。

要理解“人体耦合”这一概念，你可以把它想象成能量接力游戏：

在我们生活的空间，充满了各种电磁波，比如使用中的充电线、手机等，都在收/发电磁波。这些电磁波就像是飘在空气中的能量，无处不在，但通常情况下，我们无法直接利用它们。我们在研究中发现，当把一种特殊结构的纤维放在这样的电磁波环境中，能量会在纤维里汇聚，当人体接触到这种纤维时，能量就会在纤维、人体、大地这条通路中“跑起来”。能量在通过纤维与人体接触的位置时，会发生神奇的转换，变成光和电。于是，我们利用“发光”这一现象，将纤维和它编成的织物做成了织物显示器；利用“发电”这一现象，将纤维和织物做成了织物触摸屏。这些织物显示器和触摸屏跟我们的手机不一样，不再依赖芯片和电池就能够工作。

怎样制作智能纤维？

虽然这种智能纤维和头发丝一样细、一样软，但当我们用放大镜去观察，可以发现它和普通的纤维完全不一样。

它就像是一根很细的电缆，由一层又一层特殊涂层包覆的“同轴皮-芯” 结构组成。最中心的芯层是感应电磁场的纤维天线（镀银尼龙纤维），它的外面涂了一层帮助收集电磁能量的介电层（钛酸钡复合树脂），最表面是一层对电场响应的发光层（硫化锌复合树脂）。这些原材料成本很低，甚至很容易就能在网上买到，如果你想自己在家制作这么一根智能纤维都是极有可能的。

智能纤维制作好后，我们可以用缝纫机将它加工到各种面料中，甚至用更大型的织造机器将它直接做成一块智能织物。接下来，我们就能把它继续加工成衣服、地毯、毛巾等日用品，看看它能为我们的生活带来哪些变化。

新型纤维应用前景

不同于传统的“冯·诺依曼架构”智能产品，这种新型的智能纤维和纺织品不仅不需要依赖芯片和电池来实现功能，相反，每一根纤维都可以独立地接收和响应环境中的能量，直接发生相应的反馈，比如发光或发射无线信号。

将这种新型纤维运用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中，当它们与人体接触时，可以通过发光进行可视化的传感、交互甚至高亮照明；它们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。

这项研究不仅展示了智能纺织品的无限潜力，更为未来的人机交互提供了全新的思路。随着科技的不断进步，智能纺织品将成为我们生活中不可或缺的一部分，为我们带来更加智能、便捷、舒适的生活体验。