為了將電子紡織品帶入智能家居，劍橋大學的研究人員通過將有源電子設備編織到纖維中制造了一個 46 英寸的紡織品顯示器。

上周，劍橋大學的研究人員宣布，他們已經(jīng)開發(fā)出一種新穎的高亮度 RGB 彩色智能紡織品顯示器。該項目部分由工程和物理科學研究委員會 (EPSRC) 資助。

智能紡織品顯示系統(tǒng)在折疊、彎曲和滾動條件下保持性能。圖片由 劍橋大學提供

智能紡織系統(tǒng)通常由導電聚合物、傳感器、執(zhí)行器和電子控制單元組成。這些組件被精心集成在一起，以創(chuàng)建一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對來自熱源、機械源和電源的輸入進行處理和反應。

智能紡織品已在健康、體育、娛樂、軍事等廣泛領域找到有用的應用。劍橋大學的研究如何推動電子紡織品制造，特別是智能家居？

是什么讓紡織品變得智能？

可擴展性和耐用性是研究人員在制造智能紡織品時考慮的兩個因素。他們必須仔細選擇最能發(fā)揮設備功能的材料和纖維類型。

智能紡織系統(tǒng)的崩潰。圖片由Nature提供

導電有機聚合物是智能紡織品中使用的材料之一。這些材料具有高柔韌性、彈性和回彈性。此外，這些材料的導電性可以通過添加導電油墨來增加。此外，當將納米顆粒整合到織物中時，它們會增強其性能并改善性能。

另一種可以織成織物的合適材料是光纖。光纖促進了嵌入式功能，對于物聯(lián)網(wǎng)應用的光數(shù)據(jù)傳輸特別有用。

采用鉻材料可以讓智能織物在暴露于外部刺激時改變顏色。雖然光致變色材料可以在感應光時改變織物的顏色，但熱致變色材料可以在對熱作出反應時改變織物的顏色。

智能紡織系統(tǒng)中的典型傳感器包括光電探測器和生物傳感器。圖片由Nature提供

除了上述用于制造智能紡織產(chǎn)品的導電材料外，包括傳感器和執(zhí)行器在內(nèi)的有源電子設備也是集成到織物中的重要組件。射頻 (RF) 天線、光電探測器、溫度傳感器和 LED 也是這些設備中的常見組件。 

光纖設備在 46 英寸智能紡織系統(tǒng)中占據(jù)中心位置

智能紡織品的最新發(fā)展來自劍橋大學。研究人員結(jié)合了光纖設備（F-devices）將信號傳輸?shù)街悄芗徔椑w維顯示（F-LED）系統(tǒng)。高導電纖維用于連接 F 器件。研究人員斷言，這種 46 英寸的智能紡織系統(tǒng)可能會在智能家居行業(yè)找到應用。

該研究使用對稱和非對稱編織圖案將六個輸入光纖設備集成到紡織品中，以實現(xiàn)包括觸摸感應、無線電力傳輸和環(huán)境監(jiān)測在內(nèi)的多種功能。

這些 F 設備包括：

F-射頻

F-光電探測器

F-觸摸傳感器

F-溫度傳感器

F-生物傳感器模塊

F-儲能

監(jiān)測環(huán)境條件和心臟活動是智能紡織系統(tǒng)的典型應用。圖片由Nature提供

F-生物傳感器模塊和F-溫度傳感器可以分別檢測實時心跳和環(huán)境溫度，而射頻儲能可以作為主電源和F-LED顯示屏之間的開關。輸入 F 設備處理的信號在 F-LED 顯示屏上可視化。

該研究的首席研究員 Jong Min Kim 教授指出，縮小智能紡織系統(tǒng)是在日常消費應用中解鎖電子纖維和電子紡織品的有價值的第一步。

基于纖維的電子紡織品的下一步

研究人員通過在每個纖維組件上涂上彈性材料，編織纖維基組件以提高耐用性，并使用激光焊接和導電粘合劑將這些組件連接在一起，從而使這種嵌入式技術與編織兼容。 

根據(jù)劍橋的新聞稿，這項研究代表了使用完全基于纖維的制造方法將如此龐大的復雜傳感器系統(tǒng)集成到紡織品中的首次嘗試。

展望未來，研究團隊及其歐洲合作者現(xiàn)在正在測試其他可持續(xù)材料，以創(chuàng)建更多用于日常用品的電子紡織品系統(tǒng)。例如，這種織物最終可以用于太陽能電池板、超級電容器和電池。研究人員甚至在思考，他們的智能紡織品有朝一日如何能夠?qū)崿F(xiàn)能量收集地毯、充當電視的窗簾和自供電服裝。