【產(chǎn)通社，9月5日訊】復(fù)旦大學(xué)（Fudan University）官網(wǎng)消息，其高分子科學(xué)系教授彭慧勝領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，近日成功將顯示器件的制備與織物編織過(guò)程實(shí)現(xiàn)融合，在高分子復(fù)合纖維交織點(diǎn)集成多功能微型發(fā)光器件，揭示了纖維電極之間電場(chǎng)分布的獨(dú)特規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了大面積柔性顯示織物和智能集成系統(tǒng)。3月11日，該團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果以《大面積顯示織物及其功能集成系統(tǒng)》（“Large-area display textiles integrated with functional systems”）為題在線(xiàn)發(fā)表于《自然》（Nature）主刊，審稿人評(píng)價(jià)其“創(chuàng)造了重要而有價(jià)值的新知識(shí)”。復(fù)旦大學(xué)彭慧勝、陳培寧為該論文通訊作者，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士研究生施翔、碩士研究生左勇以及工程與應(yīng)用技術(shù)研究院博士研究生翟鵬為第一作者。

近十多年來(lái)，彭慧勝帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)始終致力于智能高分子纖維與織物研發(fā)。2009年，該團(tuán)隊(duì)提出聚丁二炔與取向碳納米管復(fù)合以制備新型電致變色纖維的研究思路，然而，電致變色僅在白天可見(jiàn)，晚上則無(wú)法被有效應(yīng)用，使用時(shí)域被打上了折扣。

2015年，團(tuán)隊(duì)在涂覆方法方面取得突破，成功解決共軛高分子活性層在高曲率纖維電極表面均勻成膜的難題，提出并實(shí)現(xiàn)了纖維聚合物發(fā)光電化學(xué)池，并通過(guò)編成織物實(shí)現(xiàn)了不同的發(fā)光圖案。但此種方法也有局限之處，經(jīng)由發(fā)光纖維編織所顯示的圖案數(shù)量非常有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平面顯示器中基于發(fā)光像素點(diǎn)的可控顯示。如何在柔軟且直徑僅為幾十至幾百微米的纖維上構(gòu)建可程序化控制的發(fā)光點(diǎn)陣列，是困擾團(tuán)隊(duì)甚至這個(gè)領(lǐng)域的一大難題。

彭慧勝團(tuán)隊(duì)適時(shí)轉(zhuǎn)換思路�！霸诳椢锞幙椷^(guò)程中，經(jīng)緯線(xiàn)的交織可以自然地形成類(lèi)似于顯示器像素陣列的點(diǎn)陣�！币源藶殪`感，團(tuán)隊(duì)著眼于研制兩種功能纖維——負(fù)載有發(fā)光活性材料的高分子復(fù)合纖維和透明導(dǎo)電的高分子凝膠纖維，通過(guò)兩者在編織過(guò)程中的經(jīng)緯交織形成電致發(fā)光單元，并通過(guò)有效的電路控制實(shí)現(xiàn)新型柔性顯示織物。

比起傳統(tǒng)的平板發(fā)光器件，發(fā)光纖維直徑可在0.2 毫米至0.5 毫米之間精確調(diào)控，奠定了其“超細(xì)超柔”的特性。以此梭織而成的衣物，可緊貼人體不規(guī)則輪廓，像普通織物一樣輕薄透氣，確保良好的穿著舒適度。

伴隨著結(jié)構(gòu)上的精細(xì)化要求，技術(shù)上難題也顯現(xiàn)出來(lái)：如何在如微米級(jí)直徑的纖維上連續(xù)負(fù)載均勻的發(fā)光材料涂層，構(gòu)建得到發(fā)光強(qiáng)度高度一致的像素點(diǎn)陣？彭慧勝團(tuán)隊(duì)提出了“限域涂覆”制備路線(xiàn)，采用柔韌的高分子材料作為發(fā)光漿料基體，將其均一可控地負(fù)載在纖維基底上，即“讓浸漬有發(fā)光漿料的纖維通過(guò)一個(gè)定制的微孔，使不平整的漿料涂層變得平滑，同時(shí)有效控制纖維的直徑”。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)多次涂覆，提升纖維圓周方向的發(fā)光層厚度均勻性，涂覆固化后得到了能抵御外界摩擦、反復(fù)彎折的發(fā)光功能層。

團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)電纖維緯線(xiàn)的力學(xué)性能方面下足了功夫，通過(guò)熔融擠出方法制備了一種高彈性的透明高分子導(dǎo)電纖維。在編織過(guò)程中，該纖維由于線(xiàn)張力的作用，與發(fā)光纖維接觸的區(qū)域發(fā)生彈性形變，并被織物交織的互鎖結(jié)構(gòu)所固定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在兩根纖維發(fā)生相對(duì)滑移、旋轉(zhuǎn)、彎曲的情況下，交織發(fā)光點(diǎn)亮度變動(dòng)范圍仍控制在5%以?xún)?nèi)，顯示織物在對(duì)折、拉伸、按壓循環(huán)變形條件下亦能保持亮度穩(wěn)定，可耐受上百次的洗衣機(jī)洗滌。除顯示織物之外，研究團(tuán)隊(duì)還基于編織方法實(shí)現(xiàn)了光伏織物、儲(chǔ)能織物、觸摸傳感織物與顯示織物的功能集成系統(tǒng)，使融合能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)、傳感與顯示等多功能于一身的織物系統(tǒng)成為可能。該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)和人機(jī)交互領(lǐng)域，如實(shí)時(shí)定位、智能通訊、醫(yī)療輔助等方面表現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。

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