文/魏道培

瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家近日宣布，他們研發(fā)出一種新型的超級彈力纖維紗。之所以說這種纖維具有超級彈力，是因為它用多種材料混合加工而成，具有高性能，可作為隱形神經(jīng)傳感器直接用于可穿戴服裝和智能機器人的機械手等。這種纖維紗線極細，材料主要是由人造橡膠合成，能與電極、納米復(fù)合聚合物混合使用，它主要用于新型智能紡織物和醫(yī)學(xué)移植材料。

這是一種纖紗型傳感材料，以全新的方式探測到機械手上最小的壓力和拉伸，且能耐變形，可折疊率接近500%，隨之完全回復(fù)到原來的狀態(tài)。它的所有性能都適合應(yīng)用于智能穿戴和假肢，并能為機器人提供人造神經(jīng)系統(tǒng)。據(jù)稱，這是世界上首例為機器人研制出的神經(jīng)系統(tǒng)，給智能穿戴帶來了一場革命。

這類纖維是瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院研發(fā)團隊集體智慧的結(jié)晶，它采用了光量子材料。這種超級彈力纖維具有微結(jié)構(gòu)，融入了各類不同的其他物質(zhì)材料?？茖W(xué)家認為，這類超級彈力纖維紗線的制作方法簡單、快速。加入電極材料后，這種纖維絲一下就變成超級靈敏的傳感器。不僅如此，其生產(chǎn)方法也很簡單，可在短時間內(nèi)生產(chǎn)出數(shù)百米的特殊纖維材料。該成果已發(fā)表在美國《高級材料》學(xué)刊上。

為研發(fā)這種纖紗，科學(xué)家采用了熱拉伸加工工藝。這是一種光纖制造的標(biāo)準(zhǔn)方式，也謹慎利用了3D模式設(shè)計，結(jié)合了各類纖維成型的生產(chǎn)方式。如融化塑料一樣加熱、拉伸，直到細度直徑達到數(shù)百微米，長度達到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)為止。與之同時，它也能橫向收縮，交叉時相互位置與細度不變。最終，這種微結(jié)構(gòu)的纖紗制造出來，構(gòu)成了其高性能的屬性。

在此制造過程中，溫控是關(guān)鍵因素。若一般材料進行熱拉伸，纖維材料就會變得易脆，容易斷裂。但若在新標(biāo)準(zhǔn)條件下采用創(chuàng)新的方式進行拉伸，研究人員就能夠直接掌控，熱塑彈性材料加熱時熔化的程度。其他纖維紗在拉伸之后可能變形，但這類纖紗擁有記憶功能，拉伸后能完全回復(fù)到原來的狀態(tài)。

納米復(fù)合聚酯、金屬和熱塑也能與纖維材料結(jié)合，包括液體金屬，但這些材料變形的幾率很高。然而，若在纖維絲兩端加3根電極絲，此時，通電后的纖維電極反應(yīng)完全取決于相關(guān)的壓強，它既可傳輸信號也能確定屬于什么性質(zhì)的信號并確定其相關(guān)電壓的類型。

最近，德國柏林理工大學(xué)機器與生物實驗室的科學(xué)家把這類纖維絲作為人造神經(jīng)植入機器人手指。這樣，無論何時機器人手接觸到任何物件，纖維內(nèi)的電極都會通過纖紗把信號傳輸?shù)綑C器人周身，也能與環(huán)境互動?？茖W(xué)家將其附在絲網(wǎng)編織類服裝上獲得同樣的神經(jīng)感應(yīng)效果。由此可以斷定，這種材料具有神經(jīng)感應(yīng)功能。事實上這種材料還可以制作成軟按鈕，貼附在衣服上。

研究人員認為，這類材料的其他應(yīng)用也十分廣泛，尤其是熱拉伸加工，可輕易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。作為紡織工業(yè)的專利創(chuàng)新應(yīng)用，要直接實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)是完全能做到的。