能穿在身上的显示器 纳米材料新领域应用层出不穷

材料是制造的基础。新材料随着技术的不断涌现，纳米材料在信息、能源、生物、医学、环境、航空航天等领域发挥着重要作用。最近，纳米材料在显示器制造领域产生了巨大的影响。复旦大学高分子科学教授彭慧生和他的团队已经独立开发了一种全柔性织物显示系统。研究结果发表在《自然》杂志的主刊上。

显示器随处可见，但将它们整合到织物中，同时保持柔软和透气是一个挑战。纳米材料可以解决这个问题。彭慧生教授团队专注于研制负载发光用活性材料高分子复合纤维和透明导电高分子凝胶纤维，通过两者在织造过程中纬编形成电致发光单元，利用有效的电路控制实现新型柔性显示织物，最后生产出织造用发光纤维材料。面料轻便舒适，适合极地科研、地质勘探等野外工作。研究人员轻按衣服就可以实时显示位置信息，而衣服会引导地图。此外，有语言障碍的人可以使用它作为一种工具，有效和方便的沟通和表达。

值得一提的是，该织物的显示特性不同于普通织物及其内部结构。这种材料外表看起来像普通的纱线，但当电流施加时，它就与纤维截然不同，会发出明亮的光芒。

这是因为织物搭接结构由发光经线和导电纬线组成。在横截面方向上，所述透明导电纤维的其中一根与其经纬编织重叠，另一根是涂有发光材料的导电纱。施加交流电压后，位于发光纤维上的聚合物复合发光活性层被重叠点区域的电场激发，形成若干发光像素。在电场的激发下，电极与发光层通过物理搭接，实现发光。

该方法可以将发光器件的制造与织物织造工艺结合起来。利用工业织造设备，组成长6米、宽0.25米的发光织物，约50万个发光点。发光点之间的最小距离为0.8 mm，可以满足某些应用的分辨率要求。此外，更换发光材料，还能实现多色发光单元，呈现出色彩斑斓的面料。

与传统的平板led相比，发光纤维直径更精确，可在0.2 - 0.5 mm之间调节。不仅如此，用该面料梭织而成的服装，可以紧贴人体轮廓，如同普通面料轻盈透气，穿着舒适。

从研究开始到开花结果，十多年来，这项技术克服了重重困难。该团队解决了电致变色的时域控制、高曲率纤维电极表面共轭聚合物活性层难以均匀成膜、微米纤维上程序化发光点的构建、以及面料如何适应外部环境的变化。

除展示面料外，彭慧生团队还实现了光伏面料、储能面料、触觉传感面料、展示面料的功能集成系统，利用纳米材料将能量转换与存储、传感与显示融为一体。该系统将广泛应用于物联网和人机交互领域，如实时定位、智能通信、医疗救助等。

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