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可穿上身和洗滌的電子屏幕面世 衣物將能傳情達意和引路

由笨重到輕薄,由輕觸式到可摺合,電子設備的顯示器設計不斷演進,以回應便攜的需求。你想像過電子屏幕可以穿戴上身、與衣物融為一體嗎?科學家研發出智能電子織物技術,將傳統紡織與物聯網、大數據和人工智能等科技融合發展,可望給人類的生活帶來變革。

電子織物經摺疊亦能夠保持穩定的顯示效果。
電子織物經摺疊亦能夠保持穩定的顯示效果。

上海復旦大學高分子科學系的陳培寧教授和彭慧姓教授去年在科學期刊《自然》發表最新的研究成果──他們的研究團隊用透氣、柔軟、適應複雜形變的纖維,與顯示器設備結合,編織出20呎長、10吋闊的穿戴式電子顯示屏和集成系統。這種「電子織物」可以造成衣服或手帕,用家可利用織物收發訊息、瀏覽資訊,以至查看地圖等。

智能手機和智能手錶等穿戴式科技產品已相當普及,但科學家一直未能突破的一大難題是為穿戴式電子產品製作面積大、耐用而又可流暢地播放短片的顯示器。市面上可捲起和摺疊的薄片屏幕,未能與衣物融合。

研究團隊早在15年前就著手研究用發光纖維編織電子顯示的圖案。
研究團隊早在15年前就著手研究用發光纖維編織電子顯示的圖案。

復旦大學研究團隊研發的電子織物用透明導電的高分子纖維和塗有發光材料的導電纖維紗線混合棉而織成。每條導電纖維的緯紗線(與布長平行的紗線)與每條發光的經紗線(與布幅闊度平行的横向紗線)相隔大約800微米,而人類頭髮的直徑則大約是100微米。經緯紗線交織成微型的發光單元,通過有效的電路控制,形成類似顯示器的像素點。質料柔軟的電子織物能顯示約50萬像素。

研究發現,電子織物顯示器的明亮程度與平面電視屏幕相若,優點是比薄片屏幕更加耐用。研究人員在測試中將電子布匹摺合和打開1,000次,以及洗滌和晾乾100次,屏幕顯示依然維持穩定。

不同顏色的發光纖維。
不同顏色的發光纖維。

研究人員在研究中作出多項試驗,包括把織物連接觸感的布料鍵盤,提升互動性;在織物加入支援太陽能發電的紗線和具有電池功能的纖維,以維持電力供應。

參與這項研究的美國加州大學物料科學家裴琪炳博士預計,多個界別的產品設計師應用該電子織物時可加入不同工具。例如極地考察、地質勘探等野外工作人員,只需在衣物上輕點幾下,便可實時顯示位置訊息。

研究團隊示範在電子織物上顯示復旦大學的校徽
研究團隊示範在電子織物上顯示復旦大學的校徽

研究團隊目前正在研究將布料顯示屏的電壓降至36伏以下,以回應消費者對穿上電力裝置的疑慮。

電子織物顯示屏還可以應用在健康和醫療方面。研究人員造了一幅9吋剩2.5吋的原型布匹,實驗參與者戴上耳機做靜觀練習,當耳機偵測到低頻的腦電波,便會將數據傳達至與布匹連接的電腦,然後在布幅顯示出「Relax」(放鬆)的字樣。另一項實驗則讓參與者玩賽車電競遊戲,參加者的高頻腦電波會轉化為布幅上的「anxious」(焦慮)字樣。

專家預示,電子織物勢將推動未來的智能服裝發展,穿戴者的聲音、說話可在衣物上展示,甚至因語言障礙而無法言傳的訊息亦可即時顯示出來。

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