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。
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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
