陈根：新型纤维，高灵敏、多用途

文|陈根

纤维是构建世界的基本元素之一，也是人类重要的发明之一。根据中国考古发现，人类从5000多年前就开始使用纤维材料，它们被编成纺织品，为人类遮身蔽体、保暖抗寒。近年来，随着信息技术和人工智能的飞速发展，纤维材料更是具备了发电、储能、发光、变色、变形、传感等一系列全新功能。

与块状和薄膜器件相比，纤维状电子器件可以紧粘在不规则基底上、可适应扭曲和拉伸等复杂形变，同时具有透气导湿等独特性能。这些优点使得纤维电子器件，在电源系统、信息技术、物联网、人工智能、大健康、空间探测等领域有着广泛的应用空间。

近日，麻省理工学院和瑞典的研究人员开发了一种新型纤维，其可以被制成衣服，感知被拉伸或压缩的程度，然后以压力、侧向拉伸或振动的形式提供即时的触觉反馈。

该纤维层次复杂，中间含有一个流体通道，可以由一个流体系统激活。系统通过向通道内加压和释放流体介质（如水）来控制纤维的几何形状，使纤维能够作为一种人造肌肉发挥作用。

该材料外层基于一种与普通聚酯相似的材料，与人类皮肤相容。其极窄的尺寸和柔软材料使其相对容易将纤维构造成各种织物形式。这些纤维还包含可拉伸的传感器，能够检测和测量纤维的拉伸程度。由此产生的复合纤维足够薄和灵活，可以使用标准的商业机器进行缝制、编织。

实验中，该团队制作了一种内衣，研究人员让歌手在穿着由他们的机器人纤维制成的服装时进行表演，并从编织在服装上的应变传感器中记录运动数据。然后，他们将传感器数据转化为相应的触觉反馈。

结果表明，可以在纺织品中实现想要的传感和驱动模式，记录和重放复杂的动作，也可以从专家歌手的生理学中捕捉到这些动作，并将其移植到非歌手、新手学习者的身上。因此，该衣物不只是从专家那里捕捉到这些知识，而且能够将这些知识以触觉的方式传递给刚刚学习的人。

值得一提的是，该纤维制成的衣物反应灵敏，还能够承受多种力量强度形成一个快速反馈系统，未来，其或还可用于培训或使用基于触觉的远程通信。