转自：人民日报客户端上海频道
姜泓冰
4月5日，东华大学材料科学与工程学院先进功能材料课题组在《科学》上发表论文，提出了基于“人体耦合”的能量交互机制，并成功研发出集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体的新型智能纤维，由其编织制成的智能纺织品无需依赖芯片和电池便可实现发光显示、触控等人机交互功能，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能，具有广泛应用前景。
相较于传统刚性半导体元件或柔性薄膜器件等，由智能纤维编织而成的电子纺织品被视为理想的可穿戴设备载体。但目前智能纤维的开发多基于“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，由此制成的智能织物必须配备芯片和电池，难以满足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。
人体耦合电磁能量收集示意图
东华大学科研团队开创性地提出了“非冯·诺伊曼架构”的新型智能纤维，实现了将能量采集、信息感知、信号传输等功能集成于单根纤维中，并通过编织制成不依赖芯片和电池的智能纺织品。
日常生活中，电磁场和电磁波无处不在，散布在环境中的这些电磁能量就是这种新型纤维的无线驱动力。研究团队把人体作为能量交互的载体，让电磁能量优先进入纤维、人体、大地组成的回路，促成了“人体耦合”的新型能量交互机制。在添加特定功能材料以后，仅仅经过人体触碰，这种新型纤维就会展现发光发电的“神奇一幕”。
论文第一作者、东华大学材料科学与工程学院博士生杨伟峰介绍说，这款新型纤维具有三层鞘芯结构，所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（镀银尼龙纤维）、中间层为提高电磁能量耦合容量的介电层（BaTiO3复合树脂）、外层为电场敏感的发光层（ZnS复合树脂）。原材料成本低，纤维和织物的加工都能够用成熟的工艺实现，已具备量产能力。
“这种新型纤维能够运用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中,当它们与人体接触时，通过发光进行可视化的传感、交互甚至高亮照明，同时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。”侯成义研究员说。
《科学》邀请美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、麻省理工学院的专家进行评述，该成果被认为有望改变人与环境、人与人之间的交互方式，对功能性纤维的开发以及智能纺织品在不同领域的应用具有重要的启示意义。在基础研究方面，因为该智能纤维和纺织品能够在不干扰人们日常活动的情况下大规模采集身体触觉数据，能够更高效便捷地收集人体与外界交互过程中的物理信息，有望影响人体物理交互研究用基础模型的发展。
东华大学纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）王宏志教授、侯成义研究员和材料科学与工程学院张青红研究员为论文通讯作者。新加坡国立大学与安徽农业大学为合作研究单位。
