杭州研究院的西电团队在西电,就是西安电子科技大学那里,把异质纤维电子器件的制造技术给搞通了。新闻记者阿琳娜是在3月22日的中新网西安站发布的消息。你看这东西有多细,一根直径只有50微米的线,比咱们的头发丝还细呢!它却能把信号传输、传感感知、能量传输这些功能都给包圆了。这玩意儿摸起来软软的跟蚕丝似的,还能随意弯曲编织,能织进衣服里监测心率,也能塞进身体里调控神经。 事情是保宏教授还有周赟磊副教授带的团队干的。他们发明了一种连续液相加工工艺,能让多种功能材料在单根纤维上合二为一。大家通俗地说吧,这就是把以前只能用来织布的线,变成了能感知环境、处理信息还能反馈的微型机器。这么一根细细的线,能监测心跳、体温、运动状态甚至环境变化。 不过呢,在这种微纳尺度的圆柱形纤维表面盖房子——也就是构建导电层和惰性层那些复杂结构——一直挺难的。周赟磊打了个比方说:“你可以想象一下,要在头发丝上建一座功能齐全的高楼。”每层材料都得均匀铺好,每层之间还得粘得紧紧的,而且这根头发丝还要能随便弯曲、拉伸。 为了解决这个难题,西电团队搞出了一套连续液相加工的方法。他们能在纤维表面按需求建造液态金属导电层和生物感知功能层,让纤维既有传输信号的本事又能感知刺激。通过这种方法弄出来的多功能电子纤维最小只有50微米粗,而且能一次弄出50米长。 这项技术的核心是层层沉积的集成制造策略。他们拿弹性纤维当底衬子,通过界面工程把材料粘牢,让液态金属均匀地铺上去,还顺便盖好惰性界面层。这样一来,导电通路和生物交互界面就在一个轴心上完美地凑到了一块。 团队又进一步把多根纤维扭在一起搞出了多通道传感系统,能同时采集多个位置、多个参数的数据。这套系统的优势挺多:单纤维结构把多功能都集成了进去;在不断被折腾和复杂的生理环境下表现得很稳定;材料对人体友好;制造工艺还很容易放大规模。 基于这个平台,研究团队做了好几个验证:无线能量传输方面把柔性天线和电感线圈绣进布料里;表皮监测把电极贴在人身上测心跳和肌肉信号;体内神经调控方面给老鼠的神经做了精准刺激。无线传输那块测试时把它揉成一团再打开电性能也没啥变化;贴在皮肤上测心跳的时候波形很清晰;放到老鼠身上做实验的时候刺激成功率高达100%。 保宏教授说这就是未来智能人机交互的雏形。现在这个平台已经在外周神经调控里用起来了,以后说不定还能用到脑机接口、脊髓刺激或者智能软体系统上呢。