显示织物来了!穿在身上的显示器,可机洗上百次( 二 )


显示织物来了!穿在身上的显示器,可机洗上百次
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彭慧胜(左二)研究团队
显示织物弯折、水洗都不怕
比起传统的平板发光器件,发光纤维直径可在0.2毫米至0.5毫米之间精确调控,奠定了其“超细超柔”的特性 。以此为材料梭织而成的衣物,可像普通织物一样轻薄透气 。
伴随着结构上的精细化要求,技术上难题也显现出来:如何在如微米级直径的纤维上连续负载均匀的发光材料涂层,构建得到发光强度高度一致的像素点阵?
彭慧胜团队提出了“限域涂覆”制备路线,采用柔韧的高分子材料作为发光浆料基体,将其均一可控地负载在纤维基底上,即“让浸渍有发光浆料的纤维通过一个定制的微孔,使不平整的浆料涂层变得平滑,同时有效控制纤维的直径” 。在此基础上,通过多次涂覆,提升纤维圆周方向的发光层厚度均匀性,涂覆固化后得到了能抵御外界摩擦、反复弯折的发光功能层 。
现实的应用要求也接踵而至 。衣服难免磕碰,也需日常清洗 。如何能使显示织物适应外界环境的改变,乃至抵御住反复摩擦、弯折、拉伸等外力,保证发光的稳定性?
团队在导电纤维纬线的力学性能方面下足了功夫,通过熔融挤出方法制备了一种高弹性的透明高分子导电纤维 。在编织过程中,该纤维由于线张力的作用,与发光纤维接触的区域发生弹性形变,并被织物交织的互锁结构所固定 。
实验结果表明,在两根纤维发生相对滑移、旋转、弯曲的情况下,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、按压循环变形条件下亦能保持亮度稳定,可耐受上百次的洗衣机洗涤 。
除显示织物之外,研究团队还基于编织方法实现了光伏织物、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、医疗辅助等方面表现出良好应用前景 。
极地科考、地质勘探等野外工作场景中,只需在衣物上轻点几下,即可实时显示位置信息,地图导航由“衣”指引;把显示器“穿”在身上,语言障碍人群以此作为高效便捷交流和表达的工具……这些原存于想象中的场景,或许在不远将来就能走进人们的生活 。