该研究提出了基于“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，这一打破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能，具有广泛运用前景。
上海科研团队在智能纤维领域取得主冲要破（本文图片：央广网发 受访者供图）
随着科技不断发展，智能可穿着设备正逐渐成为我们生活的一部分，并在康健监测、远程医疗和人机交互等领域发挥着越来越主要的浸染。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具有更好的透气性和优柔度，被视为空想的可穿着设备载体。
目前，智能纤维的开拓多基于“冯·诺依曼架构”，即以硅基芯片作为信息处理核心开拓各种电子纤维功能模块，如旗子暗记采集的传感纤维、旗子暗记传输的导电纤维、信息显示的发光纤维、能量供应的发电纤维等。只管这些功能单元可组合制成织物形态，但这种繁芜的多模块集成技能还面临着一系列寻衅。现阶段的智能纺织品仍依赖于芯片和电池，体积、重量和刚性大，难以同时知足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。
“人体耦合”智能纤维的事情机制及其与传统电子织物的比拟
该研究中，东华大学科研团队首创性地提出了“非冯·诺伊曼架构”的新型智能纤维，有效简化了可穿着设备和智能纺织品的硬件构造，优化了它们的可穿着性。该事情实现了将能量采集、信息感知、旗子暗记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。
“不插电”就能发光发电的纤维，个中到底有若何的奥妙呢？在我们的日常生活中，电磁场和电磁波无处不在，散布在环境中的这些电磁能量便是这种新型纤维的无线驱动力。而这些能量又是如何“通报”到纤维上面的呢？答案便是我们的身体。
该事情提出把人体作为能量交互的载体，开辟了一条便捷的能量“通道”，原来在大气中耗散的电磁能量优前辈入纤维、人体、大地组成的回路，正好便是这一“日用而不觉”的事理，匆匆成了“人体耦合”的新型能量交互机制。在添加特定功能材料往后，仅仅经由人体触碰，这种新型纤维就会展现发光发电的“神奇一幕”。
“这款新型纤维具有三层鞘芯构造，所采取的均是市情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）。原材料本钱低，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。”论文第一作者、东华大学材料科学与工程学院博士研究生杨伟峰说道。
触控发光纤维与织物、无线游戏操控的演示
该事情还展示了这种基于人体耦合事理的智能纤维的几种运用：在不该用芯片和电池的情形下，实现了纤维触控发光、织物显示以及无线指令传输等功能。纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）研究员侯成义表示：“这种新型纤维能够利用到服装衣饰、布艺装饰等日用纺织品中，当它们与人体打仗时，通过发光进行可视化的传感、交互乃至高亮照明，同时它们还能对人体不同姿态动作产生独特的无线旗子暗记，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运用处景，乃至改变人们聪慧生活的办法。”
据课题组组长王宏志教授先容，下一阶段事情，团队将深入研究如何让这种新型纤维能够更有效地从空间中网络能量，并以此驱动更多功能，包括显示、变形、运算、人工智能等。“相信在不久的未来，智能服装能做更多事，人会变得更加强大，对付环境也会有更好的适应性。”
对聪慧生活场景的展望
同期，Science还约请美国伊利诺伊大学厄巴纳-喷鼻香槟分校、麻省理工学院的专家对该成果进行了评述宣布。该成果被认为有望改变人与环境以及人与人之间的交互办法，对功能性纤维的开拓以及智能纺织品在不同领域的运器具有主要的启示意义。在根本研究方面，由于该智能纤维和纺织品能够在不滋扰人们日常活动的情形下“不知不觉地”大规模采集身体触觉数据，因此能够更高效和便捷地网络人体与外界交互过程中的物理信息，这将有望影响人体物理交互研究用根本模型的发展。
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