纳米科技|轻薄、柔软又耐磨这个显示器能穿在身上( 二 )

在电场的激发下，电极和发光层凭借物理搭接即可实现有效发光，该方法可以将发光器件制备与织物编织过程相统一，利用工业化编织设备，实现了长6米、宽0.25米、含约50万个发光点的发光织物，发光点之间最小的间距为0.8毫米，能初步满足部分实际应用的分辨率需求。通过更换发光材料，还可实现多色发光单元，得到多彩的显示织物。
弯折、水洗都不怕，显示均匀且稳定
比起传统的平板发光器件，发光纤维直径可在0.2毫米至0.5毫米之间精确调控，奠定了其超细、超柔的特性。以此为材料一针一线梭织而成的衣物，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。
伴随着结构上的精细化要求，技术上的难题也显现出来：如何在如微米级直径的纤维上连续负载均匀的发光材料涂层，构建得到发光强度高度一致的像素点阵？
彭慧胜团队提出了“限域涂覆”的制备路线，采用柔韧的高分子材料作为发光浆料基体，将其均一可控地负载在纤维基底上，即“让浸渍有发光浆料的纤维通过一个定制的微孔，使不平整的浆料涂层变得平滑，同时有效控制纤维的直径” 。在此基础上，通过多次涂覆，提升纤维圆周方向的发光层厚度均匀性，涂覆固化后得到了能抵御外界摩擦、反复弯折的发光功能层。
【纳米科技|轻薄、柔软又耐磨这个显示器能穿在身上】现实的应用要求也接踵而至。团队研究发现，具有高曲率表面的纤维相互接触时，在接触区域会形成不均匀的电场分布，这样的电场不利于器件在变形过程中稳定工作。而在现实生活中，穿在身上的衣服难免会有磕磕碰碰，也需日常清洗。如何能使显示织物适应外界环境的改变，乃至抵御住反复摩擦、弯折、拉伸等外在作用力，保证发光的稳定性？
团队在导电纤维纬线的力学性能方面下足了功夫，通过熔融挤出方法制备了一种高弹性的透明高分子导电纤维。在编织过程中，该纤维由于线张力的作用，与发光纤维接触的区域发生弹性形变，并被织物交织的互锁结构所固定。 “通过对高分子导电纤维的模量调控，使其在与发光经线交织时发生自适应弹性形变，形成稳定接触界面，并使得在纤维曲面上形成了类似平面的电场分布，从而确保了织物中‘像素点’的均匀稳定发光。 ”彭慧胜说。
实验结果表明，在两根纤维发生相对滑移、旋转、弯曲的情况下，交织发光点亮度变动范围仍控制在5%以内，显示织物在对折、拉伸、按压循环变形条件下亦能保持亮度稳定，可耐受上百次的洗衣机洗涤。
多功能集成，表现出良好应用前景
除显示织物外，彭慧胜团队还基于编织方法实现了具有光伏织物、储能织物、触摸传感织物与显示织物的功能集成系统，使融合能量转换与存储、传感与显示等多功能于一身的织物系统成为可能。该系统在物联网和人机交互领域，如实时定位、智能通讯、医疗辅助等方面表现出良好应用前景。
极地科考、地质勘探等野外工作场景中，只需在衣物上轻点几下，即可实时显示位置信息，地图导航由“衣”指引；把显示器穿在身上，语言障碍人群可以此作为高效便捷交流和表达的工具……这些原本存于想象中的场景，或许在不远的将来就能走进人们的生活。
从研发思路的推陈出新，到连续制备关键技术的接连突破，设备的自主设计研发，再到工程化路线的不断优化……彭慧胜团队已把产品从实验室里“带了出来” ，实现了发光纤维和织物的连续化稳定制备，致力于推动全柔性显示织物的规模化应用研究。 “我们也期待着产业界的合作者们加入，共同解决在实际应用中的具体问题。 ”彭慧胜说。 ◎杨泽璇岑盼采访人员王春

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