通过穿戴者的运动产生能量的衣服:为可穿戴设备供电的关键?

马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员开发出了一种可以驾驭穿戴者运动的织物。

可以利用穿着者运动动能的衣服通常被认为是科幻小说的领域，但我们从未接近能够在商店货架上买到它。

来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的一组研究人员发现了一种方法，可以将一层名为Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(简称PEDOT)的导电聚合物应用到普通织物上，也可以使织物在拉伸、洗涤和熨烫等压力下保持其功能。

导电材料是利用摩擦充电的过程工作的。这本质上是一个利用两种不同材料之间的摩擦接触来产生电力的过程。大多数日常的静电都是由摩擦充电产生的。它也被研究为可穿戴设备的电源。

Gif的静电技术

目前大多数安装在人体上的设备所采用的技术都是将超薄的塑料基片编织成类似于织物的结构。或者，在设计师织物的情况下，条带在编织之前先涂上活性材料层，然后再涂上聚合物包层。虽然这项技术能够提供一些可穿戴的智能性能，但它缺乏美感，通常无法承受正常服装的压力和穿着。

“无论这些设备阵列有多薄或多灵活，塑料基材或包覆设计师纤维的设备都无法复制织物的内在透气性和触感，”研究人员张鲁秀(音)和特丽莎·安德鲁(Trisha Andrew)说。他们是本月早些时候发表在《纽约时报》上的一篇论文的作者高级功能材料在线杂志。

这篇论文描述了他们如何使用一种称为化学气相沉积的方法将导电表面涂在织物上。涂层非常薄，最厚的涂层大约在500纳米左右，让织物保持正常的感觉。

化学气相沉积过程的图示。图片由麻省理工学院的新闻。

对以前尝试的改进

以前也有过类似的尝试，试图给熟悉的织物涂上涂层。但是，正如研究小组指出的那样，“用于涂层这些织物的解决方案处理方法往往会导致麻烦的设备变化，或者导致设备不能贴敷和洗涤。”

通过使用气相沉积在织物上应用一种超薄涂层，研究人员能够主要保持基材的原始力学性能，而不是涂层。

研究小组对14种不同织物的电极进行了测试，并报告了独特的发现。这些织物能够经受机械变形、洗涤和熨烫，同时保持稳定的导电性，同时保持标准织物的感觉和外观。据报道，织物的弹性是线性的，这意味着织物的长度不允许将其集成到更小的服装设计中。

最吸引人的是，这种织物的电气性能可以根据其编织方式进行调整，而无需调整加工条件或化学成分。

研究人员展示的不同织法的例子。图片由马萨诸塞大学阿默斯特分校。

特丽莎·安德鲁(Trisha Andrew)也是应用生命科学研究所(Institute of 雷竞技最新appApplied Life Sciences)健康监测中心(Center for Health Monitoring)可穿戴电子产品部门的主管。她在马萨诸塞大学(University of Massachusetts)的研究工作完成后，她的实验室发明了一种可穿戴式心率监测器，它带有一个健身胸罩，上面有八个电极。这款胸罩将与配有四个电极的紧身裤进行测试，以检验该技术是否能够与配备12个电极的医院设备竞争。

未来，Andrew和Zhang将致力于将任何衣服转化为太阳能电池。他们还认为，他们的涂层技术可以利用表面嫁接，然而，这还有待充分探索。