文/陳嵐

提及針織工業(yè)，業(yè)界通常不會(huì)聯(lián)想到一件由紗線制成的毛衣和圍巾可為手表和燈提供電力。但這正是目前美國(guó)一研發(fā)團(tuán)隊(duì)（ACS Nano）報(bào)告的研究項(xiàng)目和試驗(yàn)內(nèi)容。

迄今為止，世界上的電子織物包括機(jī)織紡織品、針織品、無(wú)紡品、層壓織品、編織品、刺繡品以及帶有電子集成元件的印制紡織品。這些材料中包括導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電紗線、導(dǎo)電涂層、導(dǎo)電刺繡圖案和導(dǎo)電疊片。電子元器件可以是傳感器（生理或環(huán)境下使用）、可穿戴式計(jì)算機(jī)技術(shù)、可穿戴執(zhí)行器和控制元件、集成線路、LED、OLED。但是，這些智能紡織物是需要電能的，上述提及的紡織物均需附帶電池。

這里提及的紗線電池是近期開發(fā)的一種防水且?guī)嵝缘目沙潆姷碾姵丶喚€。它可裁剪，甚至攪碎后再拼接起來(lái)，仍然能產(chǎn)生有效的電能。很多人都熟悉智能手表，但由于可穿戴電子設(shè)備的進(jìn)步，科學(xué)家開始創(chuàng)造一種可變形的、耐用的、多功能和可穿戴的新型材料，同時(shí)讓它可發(fā)電并給設(shè)備提供電力。某些材料制成的纖維或紗線就具有這樣的前景，因?yàn)樗w細(xì)、柔韌、質(zhì)輕。之前的研究已成功地將一維光纖與柔性Zn-MnO2電池相融合，但其中許多都失去了儲(chǔ)電空間且不可充電。因此，科學(xué)家及團(tuán)隊(duì)希望開發(fā)可充電紗線鋅離子電池，這類紗線電池可儲(chǔ)電，同時(shí)還具有防水和柔韌性。

這種紗線電池的材料是這樣制造出來(lái)的：將碳納米管纖維捻成紗線，然后用液體鋅涂在紗線上以形成陽(yáng)極，另一組涂上氧化鎂以形成陰極，然后將兩片扭曲成雙螺旋并涂上聚丙烯酰胺電解質(zhì)再包裹于硅樹脂中，稱其為紗線鋅離子電池，這種紗線電池性能穩(wěn)定，充電容量高，可防水充電。此外，這種材料可編織和可拉伸。它也可分成幾部分，每塊都能為手表提供電力。在試驗(yàn)演示中，八片切割紗線電池被編織成一相當(dāng)于皮帶的長(zhǎng)片，它附帶了100個(gè)發(fā)光二極管（稱為L(zhǎng)ED）并由光面板的皮帶供電，結(jié)果試驗(yàn)成功。

關(guān)于紗線電池的報(bào)道，這已不是第一次。早在2017年，美國(guó)得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校納米科技研究所教授雷·鮑曼就研制出稱為“Twistron”的紗線，它能發(fā)電，也能穿戴?！癟wistron”本質(zhì)上是一種不需要外加電源的電容器，它由很多根碳納米管紡成，單根碳納米管是直徑為人發(fā)絲直徑萬(wàn)分之一的中空?qǐng)A柱體。為了提高紗線的彈性，研究人員不斷提高紗線的捻度，從而使紗線呈類似彈簧的螺旋結(jié)構(gòu)。研發(fā)人員就是基于過(guò)去的研究成功研發(fā)出紗線電池。

可以預(yù)言，無(wú)需電子元件，僅用紗線電池就可織造出智能紡織物的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。