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剑桥大学团队研发46英寸全编织智能显示屏,有望让窗帘成为显示器

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-03-21 来源:DeepTech深科技浏览次数:265
近日,剑桥大学电子工程博士生杨嘉杰联合研发出一款 46 英寸的编织显示器,可将智能传感器、能量收集和存储直接集成到织物中,从而输出和折叠彩色影像。

图 | 编织显示器(来源:Nature Communications)
 
据悉,这是第一次使用完全基于纤维的制造方法,将可扩展的、大面积复杂系统集成到纺织品中。
 
2 月 10 日,相关论文以《智能纺织照明/显示系统,配备多功能光纤设备,用于大型智能家居和物联网应用》(Smart textile lighting/display system with multifunctional fibre devices for large scale smart home and IoT applications)为题发表在Nature Communications上。
 
(来源:Nature Communications)
 
多年前科学家们就发现,通过传统编织和针织工艺把特殊纤维整合到纺织品中,即可让其融入日常用品,从而开辟潜在应用领域。然而,此前这些纤维的制造一直受到尺寸限制,相关技术和编织工艺也不兼容。
 
为改善这一问题,杨嘉杰和所在团队,给纤维组件涂上能承受足够拉伸的材料,以便将它们用于纺织制造设备。
 
图 | 杨嘉杰(来源:杨嘉杰)
 
同时,该团队还编织出一些基于纤维的组件,以提高可靠性和耐用性。最后,他们使用导电粘合剂和激光焊接技术,将多个光纤组件连接一起。整体方法建立在微纳米技术、先进显示器、传感器、能源和技术纺织品制造的融合之上。
 
结合这些技术,再通过标准、可扩展的纺织品制造工艺,即可将多种功能整合到一大块机织织物中。由此产生的织物可用于显示器、监控各种输入或存储能量等。
 
(来源:Nature Communications)
 
当显示器放映彩色映像时,即使正在播放影像,也能像正常布料那样弯曲。里面的传感器和天线也由纤维构成,这些纤维可以检测到射频信号、触摸、光线和温度,在传输无线电力的同时还能保存能量。
 
审稿人认为,此次展示的完全可操作的纺织系统,是智能家居和物联网方面的革命性应用。其中,不少分立器件均展示了材料技术和制造技术的新颖性,包括显示、电力传输、触摸传感、光电检测、信号监测和能量存储。
 
回顾研究历程,杨嘉杰表示印象最深的便是手工编织布料。为把各个部件组合到布料中,该团队购入一台手工织布机。织布机很简易,由非常原始的材料木头组成。
 
虽然大家都能熟练操作昂贵的精密仪器,但织布机还是头一次用。分线时,要把成百根细线一根根地分开,然后再一根根地穿过洞眼。编织时,不仅要将梭子来回穿插,还得不断手动调整、以确保成品布料的松紧均匀。
 
(来源:Nature Communications)
 
尽管原理非常简单,但要织出一块工整的布料,则十分考验技巧和耐心,一块毛巾大小的布就得编上好几天。为了让编织好的软性纺织材料更具艺术感,他们还把毛边编织成流苏结。
 
研究人员表示,该显示器在智能家居和物联网中有着巨大潜力,并为下一代电子纺织品应用铺平了道路,应用场景包括可以产生和储存自身能源的节能建筑、物联网设备、分布式传感器网络、以及交互式显示器等。
 
不难想象,在不久的将来,家里挂的一副窗帘其实就是电视机或显示器。早上起床时,可以显示温度、天气等信息,甚至能在阴雨天提供室内照明,从而模拟自然太阳光。得益于其兼具柔韧性和耐磨性的纺织特性,开窗时还可把它自由折叠。

 
(来源:Nature Communications)
 
再想象一下,一般当参展商去参加展会,需要提早打印好海报,如果要显示视频,还得提前运送、并架设好显示器。得益于本次纺织系统的可弯曲性和可卷曲性,以后只需做好电子文档,带着轻便的纺织显示器来到展览馆便可。而对于参展者来说,还可通过集成的触摸传感器与显示器进行互动。
 
另据悉,该原型不仅可像电视一样作为显示彩色影像的显示器,还可捕捉心脏活动、并将其显示为心电图。
 
目前,该团队正在和欧洲的合作者合作,以使该技可用于日常物品。他们还将把可持续材料整合为纤维成分,以提供一种新型能源纺织系统。这种兼具柔性和功能性智能织物,最终可以制成电池、超级电容器、太阳能电池板和其他设备。
 
-End-
 
参考:
 
1、Choi, H.W., Shin, DW., Yang, J. et al. Smart textile lighting/display system with multifunctional fibre devices for large scale smart home and IoT applications.Nat Commun13, 814 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-28459-6
 
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