剑桥大学研发出一种基于纺织物的智能显示屏

由剑桥大学领导的一个国际研究小组已经开发出一种具有成本效益和生态友好的方法，利用工业织机生产智能纺织品。这种技术能够创造出灵活、耐用的智能织物，没有尺寸或形状的限制，为各行业提供了潜在的应用。

研究人员已经开发出了下一代智能纺织品--结合了LED、传感器、能量收集和存储的能力--可以用制造我们每天穿的衣服的相同机器，以低廉的价格生产出任何形状或尺寸的这种纺织品。

由剑桥大学领导的国际团队之前已经证明了可以制作大尺寸的编织显示屏，但这些早期的例子是使用专门的手工实验室设备制作的。其他智能纺织品可以在专门的微电子制造设施中制造，但这些设施非常昂贵，并产生大量的废物。

然而，该团队发现，通过在用于制造传统纺织品的相同工业织机上编织电子、光电、传感和能源纤维组件，可以更便宜、更可持续地制造柔性显示器和智能织物。他们的成果在《科学进展》杂志上报道，展示了智能纺织品如何在汽车、电子、时尚和建筑等领域成为大型电子产品的替代品。

尽管最近在开发智能纺织品方面取得了进展，但其功能、尺寸和形状一直受到目前制造工艺的限制。

论文第一作者、剑桥大学工程系的Sanghyo Lee博士说："我们可以在专门的微电子设施中制造这些纺织品，但这需要数十亿英镑的投资。此外，以这种方式制造智能纺织品受到很大的限制，因为所有东西都必须在用于制造集成电路的硬质晶圆上制造，所以我们能得到的最大尺寸是直径约30厘米。"

"智能纺织品也因其缺乏实用性而受到限制，"同样来自工程系的Luigi Occhipinti博士说，他是这项研究的共同负责人。"想想普通织物必须承受的那种弯曲、拉伸和折叠，而将同样的耐用性纳入智能纺织品一直是一个挑战。"

去年，一些相同的研究人员表明，如果智能纺织品中使用的纤维被涂上可以承受拉伸的材料，它们就可以与传统的编织工艺兼容。利用这种技术，他们制作了一个46英寸的编织演示器显示屏。

现在，研究人员已经表明，智能纺织品可以使用自动化工艺制造，对其尺寸或形状没有限制。多种类型的纤维装置，包括储能装置、发光二极管和晶体管被制造、封装，并与传统的合成或天然纤维混合，通过自动编织来制造智能纺织品。纤维器件通过自动激光焊接方法与导电胶相互连接。

所有的过程都经过优化，以尽量减少对电子元件的损害，这反过来又使智能纺织品足够耐用，能够承受工业织机的拉伸。封装方法的开发考虑到了纤维器件的功能，并系统地研究了机械力和热能，以分别实现自动编织和基于激光的互连。

研究小组与纺织品制造商合作，能够生产出大约50×50厘米的智能纺织品的测试补丁，尽管这可以扩展到更大的尺寸并大量生产。

"这些公司拥有完善的生产线，拥有高产量的纤维挤出机和大型织机，可以自动编织一米见方的纺织品，"Lee说。"因此，当我们将智能纤维引入这一过程时，结果基本上是一个电子系统，其制造方式与其他纺织品的制造方式完全相同。"

研究人员说，大型柔性显示器和监视器有可能在工业织机上制造，而不是在专门的电子制造设施中，这将使它们的生产成本大大降低。然而，还需要进一步优化这一过程。

"这些纺织品的灵活性绝对是惊人的，"Occhipinti说。"不仅仅是它们的机械灵活性，还有方法的灵活性，以及部署可持续和生态友好的电子制造平台，有助于减少碳排放，并使智能纺织品在建筑、汽车内饰和服装中得到真正的应用。我们的方法在这方面是相当独特的"。