【小哈划重点：美国麻省理工学院的科学家受降噪耳机的启发，设计了一种特殊的丝绸织物。乍一看，它与普通丝绸并无二致，薄而轻盈，手感丝滑，但织入其中的却是一根根拥有“超能力”的压电（压电，指某些特定的材料在受到机械应力时，表面会产生电荷，从而形成电压）纤维。】
复旦大学团队自主研发的全柔性织物显示系统
可储能充电、可监测健康、可变色发光……随着科技进步，未来衣服的功能将不再是简单的御寒或装扮；将“显示器”穿戴在身上、一键变硬、自洁抗噪……这些科幻作品中的场景，如今已变成现实。
《“健康中国2030”规划纲要》提出，要发展健康服务新业态，探索推进可穿戴设备、智能健康电子产品和健康医疗移动应用服务。在科学家们的探索下，种种神奇织物，颠覆了人们对传统显示器件和纺织品的认知，也正在推动相关产业的变革。
向爬山虎取经
走进复旦大学彭慧胜院士团队的实验室，《瞭望东方周刊》记者看到，可充电概念背包在变形、水洗、强紫外照射后，仍能稳定供电；多功能消防服在高温火场的模拟环境中，即使被磨损剪断，也没有发生着火、爆炸等安全意外，并可稳定地为对讲机、传感器等消防员随身设备供电。
该实验室工作人员表示，试制可充电概念背包、多功能消防服，是为了向大众直观展示纤维电池织物的应用潜力。
作为能源领域的全新研究方向，纤维电池在发展中长期面临三个难题：是否可以通过设计纤维结构获得柔软的电池？是否能制备高能量密度的纤维电池？是否能实现高安全性纤维电池？换言之，就是纤维电池不仅要足够软，可以编织成织物穿在身上，还要能量足够强大、性能足够安全。
“纤维电池织物的应用，有广阔的想象空间，比如应用于软体机器人、虚拟现实设备等，可服务消防救灾、极地科考、航空航天等多个重要领域。”
历经16年探索，彭慧胜院士团队不断攻关，终于在2024年攻下了最后一个堡垒。
突破源于团队负责人、中国科学院院士彭慧胜对爬山虎的观察和思考。彭慧胜表示，访问中国科学院上海硅酸盐研究所时，他注意到建筑上的爬山虎紧密、稳定地缠绕在另一根植物藤蔓上，这给他一直在思考的研究难题带来了灵感。
他拔下爬山虎仔细察看，并带回实验室探究。原来，爬山虎之所以与植物藤蔓“如胶似漆”，在于爬山虎能分泌一种具有良好浸润性的液体，液体渗透到两者接触表面的孔道结构后发生聚合反应，将两者紧紧地粘在了一起。
受爬山虎启发，彭慧胜团队通过设计具有孔道结构的纤维电极，让高分子凝胶电解质与电极“如胶似漆”，从而实现了纤维电池织物高安全性与高储能性的兼而有之。
据介绍，该团队已实现数千米长度纤维电池的制备，其能量密度达到128瓦时/公斤，可有效为无人机等大功率用电器材供电；通过自主设计关键设备，已建立中试生产线，实现了每小时300瓦时的产能，相当于每小时生产的电池可同时为20部手机充电。对此，彭慧胜表示：“纤维电池织物的应用，有广阔的想象空间，比如可应用于软体机器人、虚拟现实设备等，可服务消防救灾、极地科考、航空航天等多个重要领域。”
“预知”健康
在西北工业大学柔性电子研究院，也有一款神奇织物，穿上即可“预知”人体健康状况的下一秒。
“经数据分析，您的体能已达极限，请尽快调整运动状态！”“警报！您的体征信息有异常，患心脑血管疾病的概率已超过80%，请前往医院做进一步检查！”这是西北工业大学黄维院士团队与北京理工大学宋维涛教授合作的研究成果——一种可用于人体健康监测的柔性纤维应变传感器。
据悉，科研团队将高性能纤维应变传感器织入衣服中，并开发了柔性可穿戴智能健康监测系统。整个研发中，最具挑战的要数制备兼具较高机械强度和优异拉伸性能的导电纤维材料。为攻克这个难题，该团队研发出一种高强度、高弹性的新材料，作为导电纤维传感器的内芯。
“尽管它一根只有1/10头发丝粗细，却可以轻易提起10克重的砝码，也可以准确检测同一张桌子上掉落绣花针产生的微弱振动。”西北工业大学黄维院士团队的王学文教授介绍道，在新材料增强力学性能的同时，团队又利用静电纺丝（一种特殊的纤维制造工艺，利用聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝）等技术，成功提高了导电纤维传感器对外部活动的敏感度。
目前，该智能电子服装可实现对身体震颤、脉搏、呼吸、手势及6种人体运动姿态的实时监测。未来，柔性可穿戴电子系统作为新型便携式电子设备，在人机交互、状态监测、医疗保健等领域具有广泛应用。
智能变色
在2023年秋冬巴黎时装周上，模特们身穿仿佛白色画布的服装，从天而降的紫外线照灯装置缓缓扫过，科幻般的图样瞬间显现……
事实上，这种智能变色织物，在服装行业已不鲜见。
“顾名思义，智能变色织物是一种能对外界环境因素的变化作出响应的智能纺织品。”天津工业大学纺织科学与工程学院教授马晓光称，将变色材料添加到纺织材料上，纺织材料的颜色会在受到光源、温度等外界环境因素刺激后，发生可逆性变化，从而营造出绚丽多彩的视觉效果。
西北工业大学黄维院士团队与北京理工大学宋维涛教授合作的研究成果——一种可用于人体健康监测的柔性纤维应变传感器。图为超强可拉伸纤维应变传感器（图片源自西北工业大学官网）
他表示，智能变色织物的应用领域非常广阔。在时装界，越来越多的国际时装品牌将热致变色材料应用于成衣设计中，将智能变色与服装设计相结合。在一般的民用服装领域，智能变色织物同传感器件结合，能达到情感表达、健康监测等目的。
比如，将智能变色织物设计成可监测耐力及温度的运动衣，就可以通过衣服颜色的变化实时掌握运动员的身体疲劳程度；设计成具有过热警示功能的衣服给婴儿穿，当衣服的颜色发生变化，就能提醒照护者，婴儿可能在发烧。
“现在，具有热致变色功能的纺织材料还越来越多地应用于航空航天、军工等领域。”马晓光表示，智能变色织物的市场前景非常看好。
该织物可将举起重物所需的肌肉力量减少40%，这对帕金森病等运动障碍患者尤其有用，还可用于“膝关节应用”，以改善步态和防止跌倒。
神奇功能
人类使用高分子纤维材料作为织物的历史，可追溯至5000年前，但时至今日，织物的主要功能还停留在防寒保暖、舒适美观上。进入高速发展的信息时代，织物还有哪些神奇功能值得期待？
对此，彭慧胜的设想是“将所有电子元件纤维化，打造‘智能织物系统’，即通过一块柔软的织物，来实现所有需要的功能”。
比如，当地质工作者在野外工作时，只需在衣服上轻点几下，就能实时显示位置信息；语言障碍者的衣服可以像显示器一样，协助穿戴者与别人更加高效便捷地沟通。
新加坡南洋理工大学的科学家团队则从穿山甲和犰狳交错的鳞片中汲取灵感，开发了可以根据需要“一键变硬”的神奇织物。研究人员称，该织物可将举起重物所需的肌肉力量减少40%，这对帕金森病等运动障碍患者尤其有用，还可用于“膝关节应用”，以改善步态和防止跌倒。
美国麻省理工学院的科学家受降噪耳机的启发，设计了一种特殊的丝绸织物。乍一看，它与普通丝绸并无二致，薄而轻盈，手感丝滑，但织入其中的却是一根根拥有“超能力”的压电（压电，指某些特定的材料在受到机械应力时，表面会产生电荷，从而形成电压）纤维。通过控制压电纤维的振动，织物可发出特定频率的声波，与噪音“打对台”，进而消音。
神奇织物充满了无限可能。但需要注意的是，这些织物要想成为市场上能买到的商品，除了技术攻关，成本也是必须考虑的问题。
“以纤维电池织物为例，物料成本是每米0.5元左右，量产后还能更低；做成电池电芯的直径是500微米，未来也能做得更细。”彭慧胜呼吁科学家与产业界加强合作，进一步降低成本，早日实现未来织物的规模应用。
2024年5月27日，浙江绍兴，柯桥区现代纺织技术中心实验室工作人员正在专注研发新纺织科技产品
