4月5日，東華大學材料科學與工程學院先進功能材料課題組在《科學》上發表論文，提出了基于“人體耦合”的能量交互機制，并成功研發出集無線能量采集、信息感知與傳輸等功能于一體的新型智能纖維，由其編織制成的智能紡織品無需依賴芯片和電池便可實現發光顯示、觸控等人機交互功能，這一突破性成果為人與環境的智能交互開辟了新可能，具有廣泛應用前景。

相較于傳統剛性半導體元件或柔性薄膜器件等，由智能纖維編織而成的電子紡織品被視為理想的可穿戴設備載體。但目前智能纖維的開發多基于“馮·諾依曼架構”，即以硅基芯片作為信息處理核心開發各種電子纖維功能模塊，由此制成的智能織物必須配備芯片和電池，難以滿足人們對紡織品功能性和舒適性的需求。

人體耦合電磁能量收集示意圖。東華大學供圖

東華大學科研團隊開創性地提出了“非馮·諾伊曼架構”的新型智能纖維，實現了將能量采集、信息感知、信號傳輸等功能集成于單根纖維中，并通過編織制成不依賴芯片和電池的智能紡織品。

日常生活中，電磁場和電磁波無處不在，散布在環境中的這些電磁能量就是這種新型纖維的無線驅動力。研究團隊把人體作為能量交互的載體，讓電磁能量優先進入纖維、人體、大地組成的回路，促成了“人體耦合”的新型能量交互機制。在添加特定功能材料以后，僅僅經過人體觸碰，這種新型纖維就會展現發光發電的“神奇一幕”。

論文第一作者、東華大學材料科學與工程學院博士生楊偉峰介紹說，這款新型纖維具有三層鞘芯結構，所采用的均是市面上比較常見的原材料。芯層為感應交變電磁場的纖維天線（鍍銀尼龍纖維）、中間層為提高電磁能量耦合容量的介電層（BaTiO3 復合樹脂）、外層為電場敏感的發光層（ZnS復合樹脂）。原材料成本低，纖維和織物的加工都能夠用成熟的工藝實現，已具備量產能力。

“這種新型纖維能夠運用到服裝服飾、布藝裝飾等日用紡織品中,當它們與人體接觸時，通過發光進行可視化的傳感、交互甚至高亮照明，同時它們還能對人體不同姿態動作產生獨特的無線信號，進而對智能家電等電子產品進行無線遙控。這些新穎的功能有望拓展電子產品的應用場景，甚至改變人們智慧生活的方式。”侯成義研究員說。

《科學》邀請美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、麻省理工學院的專家進行評述，該成果被認為有望改變人與環境、人與人之間的交互方式，對功能性纖維的開發以及智能紡織品在不同領域的應用具有重要的啟示意義。在基礎研究方面，因為該智能纖維和紡織品能夠在不干擾人們日常活動的情況下大規模采集身體觸覺數據，能夠更高效便捷地收集人體與外界交互過程中的物理信息，有望影響人體物理交互研究用基礎模型的發展。

東華大學纖維材料改性國家重點實驗室（東華大學）王宏志教授、侯成義研究員和材料科學與工程學院張青紅研究員為論文通訊作者。新加坡國立大學與安徽農業大學為合作研究單位。

視頻、圖片均為東華大學提供