怎么才能让衣服成为电子屏幕他把电池做成长

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“智能服装”的概念已经火了很多年。人们关于它的设想非常美好：能监测人体心跳、体温、呼吸频率；能播放音乐、显示图像、视频；甚至能像手机一样上网冲浪......不过，在这些设想实现前，必须先解决一个问题：这种服装的原材料从哪儿来？要想实现上述的功能，用我们原来的普通布料肯定不行。毕竟照这个架势来看，未来的服装还要充当电子显示屏。怎么能让这种“显示屏”穿在身上，是个很值得研究的问题。今年年初，复旦大学彭慧胜团队连发两篇论文，都是围绕相关内容展开的。就在几天前，他们的第三篇论文发表了——他们研发的一种纤维锂离子电池，可以解决这个难题。柔性锂离子电池：从朦胧到具体把锂离子电池做成薄膜，这个概念，并不是彭慧胜首创。他是在年左右听到这个概念的。那个时候，虽然也有研究智能服装的，但总体数量并不大。因为大家都卡在了一个比较关键的步骤：原材料。而兼具柔性和功能性的纤维锂离子电池，自然就成了主流科研方向之一。彭慧胜听说了这个方向，觉得很感兴趣。一方面他觉得，做这项研究对于未来人类社会的发展意义很大；另一方面，做科研，求的就是一个“新”。既然还没人能把这种材料做出来，彭慧胜非常想试试。彭慧胜纤维锂离子电池的研发有两个主要难点。一是由于人们之前在这一领域的认识存在一定的局限性，简单地认为，纤维锂离子电池做得越长，内阻就越大，会影响其电化学性能的发挥。所以之前很少能成功做出长度较长的纤维锂离子电池，就更不用说拿它做衣服了。另一个则是因为它本来就是一个新领域，以前面向块状锂离子电池的成熟生产体系和它不适配，而怎么解决纤维锂电池的连续化制备，还几乎是空白。而彭慧胜就是瞄着这两个难点去的。通过一系列研究，彭慧胜发现，纤维锂离子电池的内阻会随着长度的增加而降低，并且会在长度达到一定程度后趋于稳定。这个发现很好地解决了纤维锂离子电池的第一个难点。与此同时，彭慧胜和团队还发展出了高效负载纤维锂离子电池活性材料的连续化方法，自主设计、建立了一套面向纤维锂离子电池连续构建的标准化装置。有了这两个做基础，用纤维锂离子电池做衣服，就不是难事了。a-e：通过纺织方法获得高性能和高安全性的纤维锂离子电池织物b-f-h：纤维锂离子电池织物为智能手机进行无线充电“复旦的新衣”在今年年初发表的学术论文中，彭慧胜和团队表明，已经开发出一种基于经纬编织的工艺，可以大面积地用纤维锂离子电池制作“织物显示器”。这种方法的最大特点是，导电的纬线和发光的经线纤维在经纬线接触点，可以形成微米级的电致发光单元。采用这种结构做出来的衣物，可以承受反复机洗，非常贴合实际应用。由于彭慧胜在复旦大学任教，有媒体戏称这种“高能衣物”是“复旦的新衣”。而这件“复旦的新衣”，还藏着更多的惊喜。在设计之初，彭慧胜把这种电池设计成了太阳能电池，且光电转化率最高可达到9.45%、性能非常稳定。这就意味着，当人们穿着这种衣服外出的时候，能够高效、安全地发挥它的电子功能，同时为电子产品供电。有了电，那些期待在“新衣”上看到的图案、颜色变化等功能，就都可以实现了。彭慧胜展示“新衣”除了这些基础功能之外，彭慧胜在研究过程中还有了一个意外发现——当这些纤维锂离子电池通电后，会产生一个轴向的收缩力，这个作用力的大小相当于最强自然骨骼肌肉的多倍。这就意味着，如果以后继续在这个领域里延伸，可以借助这种纤维打造“人工肌肉”。在“人工肌肉”的帮助下，即便是小孩子也可能轻松地拎起上百公斤甚至更重的物体。而由它衍生出的其他产品，也可以解决一些应用场合中的实际问题。目前，彭慧胜和他的“新衣”早已突破了实验室阶段，在汽车领域、可穿戴电子领域、服装智能织物领域都已经开始试用。在试用期内，他们根据不同公司的具体需求，建立起了一套从需求出发的标准，仅从智能织物角度来说，一条生产线的年产能就已经能达到四五十吨。在引领的同时，彭慧胜也期待，能有更多的业内人士参与进来。因为任何一种科技的进步，都在思想的碰撞中诞生。《我是科学人》纪录片由长安信托特约赞助。