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研究人員已經開發(fā)出下一代智能紡織品——結合了LED、傳感器、能量收集和存儲——可以使用制造我們每天穿的衣服的相同機器以低成本生產任何形狀或尺寸的紡織品。

由劍橋大學領導的國際團隊之前已經證明編織顯示器可以制作成大尺寸，但這些早期的例子是使用專門的手動實驗室設備制作的。其他智能紡織品可以在專門的微電子制造設施中制造，但這些設備非常昂貴并且會產生大量廢物。

(資料圖片)

然而，該團隊發(fā)現，通過在用于制造傳統紡織品的相同工業(yè)織機上編織電子、光電、傳感和能量纖維組件，可以更便宜、更可持續(xù)地制造柔性顯示器和智能織物。他們的研究結果發(fā)表在《科學進展》雜志上，展示了智能紡織品如何成為汽車、電子、時尚和建筑等行業(yè)大型電子產品的替代品。

盡管最近智能紡織品的開發(fā)取得了進展，但它們的功能、尺寸和形狀一直受到當前制造工藝的限制。

研究人員已經開發(fā)出下一代智能紡織品——結合了LED、傳感器、能量收集和存儲——可以使用制造我們每天穿的衣服的相同機器以低廉的價格生產出任何形狀或尺寸。圖片來源：李相孝

“我們可以在專門的微電子設備中制造這些紡織品，但這需要數十億英鎊的投資，”該論文的第一作者、劍橋大學工程系的SanghyoLee博士說?！按送?，以這種方式制造智能紡織品非常有限，因為一切都必須在用于制造集成電路的相同剛性晶圓上制造，因此我們可以獲得的最大尺寸約為直徑30厘米?！?/p>

“智能紡織品也因缺乏實用性而受到限制，”同樣來自工程系的LuigiOcchipinti博士說，他是這項研究的共同負責人?！澳銜氲狡胀椢锉仨毘惺艿哪欠N彎曲、拉伸和折疊，而將同樣的耐用性融入智能紡織品一直是一個挑戰(zhàn)?！?/p>

去年，一些相同的研究人員表明，如果智能紡織品中使用的纖維涂有能夠承受拉伸的材料，它們就可以與傳統的編織工藝兼容。使用這種技術，他們制作了一個46英寸的編織演示顯示器。

現在，研究人員表明，智能紡織品可以使用自動化工藝制造，對其尺寸或形狀沒有限制。多種類型的纖維設備，包括儲能設備、發(fā)光二極管和晶體管，被制造、封裝并與傳統纖維(合成纖維或天然纖維)混合，通過自動編織來構建智能紡織品。光纖設備通過自動激光焊接方法與導電粘合劑互連。

這些工藝都經過優(yōu)化，以最大限度地減少對電子元件的損壞，從而使智能紡織品足夠耐用，能夠承受工業(yè)織機的拉伸。開發(fā)了封裝方法以考慮光纖設備的功能，并系統地研究了機械力和熱能，以分別實現自動化編織和基于激光的互連。

該研究團隊與紡織品制造商合作，能夠生產出大約50x50厘米的智能紡織品測試補丁，盡管這可以擴大到更大的尺寸并進行大批量生產。

“這些公司擁有完善的生產線，配備高產量纖維擠出機和大型織機，可以自動編織一平方米的紡織品，”李說?！耙虼?，當我們將智能纖維引入該過程時，結果基本上是一個電子系統，其制造方式與其他紡織品的制造方式完全相同?！?/p>

研究人員表示，大型柔性顯示器和監(jiān)視器有可能在工業(yè)織機上制造，而不是在專門的電子制造設施中制造，這將使它們的生產成本低得多。然而，需要進一步優(yōu)化該過程。

“這些紡織品的柔韌性絕對令人驚嘆，”O(jiān)cchipinti說?！安粌H在機械靈活性方面，而且在方法的靈活性方面，以及部署可持續(xù)和環(huán)保的電子制造平臺，這些平臺有助于減少碳排放，并使智能紡織品在建筑、汽車內飾和服裝中的實際應用成為可能.我們的方法在這方面非常獨特。