5000多年前，人类就开始使用高分子纤维材料作为织物，5000年过去，纤维的功能还停留在防寒保暖、舒适美观上，在信息社会中，我们是否可以赋予纤维材料更多的功能？

昨天（5月13日），复旦大学高分子科学系主任彭慧胜在复旦带来题为“未来衣服能发电——高分子纤维器件的探索与思考”的讲座。他介绍说，除了衣服，织物能发电、发光、变色，甚至可以帮助理解疾病的机制。从器件的原理到应用，彭慧胜带领听众从科幻走向现实。

电子器件是现代信息化社会发展的源动力，从三维块体向二维薄膜进行演化，电子器件逐步朝着微型化、柔性化、集成化方向发展。如何做得足够小、足够薄？带着问题，15年前，彭慧胜一头钻进了高分子纤维器件研究领域。通过15年的努力，团队还建立起高分子凝胶电解质的数据库，可根据不同类型纤维器件进行选择。

(资料图)

那么，未来的衣服如何发电？所依靠的是纤维太阳能电池。

纤维器件领域面临着如何解决两根纤维电极之间电场分布不均匀、电荷沿很长纤维器件如何快速有效传输以及活性材料和高曲率导电纤维如何实现稳定相互作用的三大问题。

为解决上述问题，团队制备具有多尺度取向结构纤维电极，再通过原位聚合构建纤维器件。而通过取向纳米和微米结构赋予优异的可逆变形性能和独特的包缠限域效应，确保了电荷在活性材料/导电基底界面的高效传输。

对于纤维太阳能电池，电荷的有效传输，还需要两根纤维电极之间的界面足够稳定，在一根导电纤维上涂覆活性材料制备工作电极，并保证另一根纤维对电极的高度柔软，两根纤维电极通过缠绕组装，形成稳定界面。

目前为止，这种纤维太阳能电池效率在室外可达到12%，室内最高为25%，能提高室内光能的利用效率。此外，纤维太阳能电池独特的一维结构，保证了其光电转换效率对入射光角度无依赖性。这意味着，运动时，即使衣服不断变形，依旧可为电子产品稳定供电。

只见新型纤维电池，在浸水、扭干、扎破时，织物依旧可以有效地给电子产品充电——彭慧胜向大家展示了团队的测试实验，引起台下观众的惊叹。

除了发电，通过可纺的碳纳米管阵列“拉”出连续的纤维，再通过化学反应将单体反应到碳纳米管上，在紫外光照下发生拓扑化学聚合，得到聚丁二炔和取向碳纳米管复合的纤维，在通电后可以快速改变颜色。在此基础上，引入发光的导电高分子体系，还可以实现发光纤维。

“目前，基本上红橙黄绿青蓝紫全能做到。”把发蓝光的纤维做成毯子，裹在婴儿身上可治疗新生儿黄疸，且不用将婴儿与母亲分开。

高度的柔软性和生物安全性，通过注射方法把纤维器件植入到肿瘤部位，可以进行原位监测甚至治疗，还可以实时检测人体葡萄糖浓度，“你几乎感觉不到它的存在，洗澡也没关系，我们提出一个口号：把医院带回家”。彭慧胜介绍，目前这种纤维器件的安全性和长期性都得到了实验验证，“进入体内，能够实现几个月对人体生理指标的有效检测。”

团队的出发点是将所有电子元件纤维化，打造“织物系统”，通过一块柔软的织物，来实现所有需要的功能。

聋哑人不能说话怎么办，可以把脑电波信号采集后显示在衣服上，实现跟他人的实时沟通。随时可控的显示开关，又能保护个人隐私，从而提高聋哑人的生活质量。骑车无法看手机，导航系统可以编织进衣袖，彭慧胜说，“某种程度上，说不定手机会消失或改变形态。”在彭慧胜看来，纤维电子器件在可穿戴设备、新能源、人工智能、大健康、空间探测等广泛领域显示了巨大的应用前景。

当然，要实现器件的规模化应用，还面临着诸多挑战，未来，亟需针对纤维器件合成功能材料，纤维器件的高效集成方法目前也几乎没有，这些迫在眉睫问题，也是彭慧胜和团队所要“进军”的方向。

新民晚报记者 张炯强

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