文/余燦

智能紡織品的能量供應(yīng)選擇方式很大程度上取決于應(yīng)用程序，更確切地說(shuō)，取決于用戶的需求和行為。從典型的問(wèn)題如所需能量的水平、重量、大小和環(huán)境影響上具有更細(xì)微的方法差異。研究它對(duì)當(dāng)今智能穿戴具有重要意義。從可穿戴技術(shù)到汽車(chē)應(yīng)用，研發(fā)中的創(chuàng)新解決方案必將影響明天的產(chǎn)品。

更靈活更輕便力量更強(qiáng)大

智能材料能量和可穿戴技術(shù)系統(tǒng)的新研發(fā)正在解決功率及生產(chǎn)集成的問(wèn)題。對(duì)消費(fèi)者而言，其結(jié)果是更緊湊、舒適和無(wú)縫集成。

常規(guī)鋰電池中使用的金屬薄膜被金屬涂層織物代替。用陰極和陽(yáng)極材料進(jìn)一步涂覆，變成了電極材料。而中國(guó)香港理工大學(xué)服裝及紡織學(xué)院鄭自建（音）教授及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種緊湊輕便、靈活高能的紡織鋰電池。他們將這類(lèi)材料組裝到一小袋中，使其與紡織品的卷對(duì)卷制造和常規(guī)電池生產(chǎn)兼容。這是研究趨勢(shì)的一部分，即使集中在單個(gè)加工部件上，也要充分考慮整個(gè)工藝過(guò)程。

IDTechEx公司的研發(fā)報(bào)告《 2019—2029年的柔性、印刷和薄膜電池》中稱，預(yù)計(jì)未來(lái)的主要需求是能大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品（如物聯(lián)網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)），這將進(jìn)一步產(chǎn)生對(duì)新能源電池的需求，這是傳統(tǒng)電池?zé)o法比擬的。這為電池設(shè)計(jì)的創(chuàng)新鋪平了道路，并為包括智能紡織品和可穿戴技術(shù)在內(nèi)的所有行業(yè)提供了研發(fā)機(jī)會(huì)。

加拿大一家電力設(shè)備公司為可穿戴技術(shù)等應(yīng)用研發(fā)和生產(chǎn)可定制、可充電、可印刷且高能柔性的鋰電池。使用絲網(wǎng)印刷工藝，這類(lèi)鋰電池可根據(jù)客戶的需求和形狀量身定制尺寸。從環(huán)保的角度看，這款電池有顯著的改進(jìn)，不使用任何重金屬，且碳墨屬于水基。

電動(dòng)車(chē)采用碳纖維材料

電動(dòng)車(chē)的研發(fā)和消費(fèi)還處于方興未艾階段，但消費(fèi)者的熱情和市場(chǎng)依稀可見(jiàn)。它本身是一種顛覆性技術(shù)，這引發(fā)技術(shù)人員認(rèn)真思考能源的來(lái)源、供應(yīng)和充電速度。電動(dòng)車(chē)突顯了這樣一個(gè)事實(shí)，即未來(lái)的交通工具必須來(lái)自多個(gè)利益相關(guān)者，他們必須共同努力，確保運(yùn)輸系統(tǒng)一致性。法國(guó)歐洲之星運(yùn)輸公司的司機(jī)就曾告訴乘客，當(dāng)火車(chē)從英國(guó)的鐵軌駛向法國(guó)時(shí)，需要與法國(guó)境內(nèi)的高速軌道接軌，這使乘客一下感受到速度的差別。這說(shuō)明，無(wú)論哪個(gè)國(guó)家的創(chuàng)新，都必須與世界接軌，對(duì)新能源車(chē)的改進(jìn)和對(duì)涉及車(chē)輛及其行駛道路的整體方法創(chuàng)新均需符合世界規(guī)范 。

德國(guó)亞森大學(xué)的ITA RWTH項(xiàng)目研究人員利用新的長(zhǎng)絲纖維纏繞工藝制造用于無(wú)排放遙控RC汽車(chē)的復(fù)合壓力容器（CPV）。與傳統(tǒng)的電池電源相比，使用碳纖維制造的產(chǎn)品重量明顯減輕。隨著復(fù)絲纏繞的增加使用，中心軸旋轉(zhuǎn)并來(lái)回移動(dòng)，碳纖維位移得到固定，從而強(qiáng)化了碳纖維的位置。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在芯棒上鋪墊了一完整的層墊，由此縮短了制造時(shí)間，提高了預(yù)制件的生產(chǎn)效率。CPV用于存儲(chǔ)氫，業(yè)界認(rèn)為氫是一種環(huán)保能源。

截至2019年4月，美國(guó)加州僅有39個(gè)加氫站，但行業(yè)觀察家預(yù)計(jì)，隨著技術(shù)的推動(dòng)，到2030年，該州的加氫站將達(dá)到1000個(gè)。

研發(fā)不約而同，與紡織纖維沾親帶故

德國(guó)纖紡研究所（DITF）、葡萄牙貝拉內(nèi)政大學(xué)（DCTT）和羅伯特·博世有限公司都在開(kāi)發(fā)一種紡織感應(yīng)充電線圈，旨在實(shí)現(xiàn)公交車(chē)行駛途中充電。專(zhuān)家們?cè)O(shè)想，該系統(tǒng)一旦研發(fā)成功，那么公交車(chē)就能實(shí)現(xiàn)在城市街道站內(nèi)充電。

公共汽車(chē)運(yùn)行中，乘客上下車(chē)的平均時(shí)間為兩分鐘，這足以讓車(chē)充電。充電站通過(guò)公交車(chē)站和位于公交車(chē)底盤(pán)中的充電線圈嵌入路面中，而充電線圈恰好置于充電器上方。該項(xiàng)目在ARENA2036-LiFu項(xiàng)目下進(jìn)行，其目標(biāo)是未來(lái)工廠中具有集成的多功能輕型設(shè)計(jì)，它可能成為下一代公交車(chē)的可持續(xù)心臟起搏器。

為此，歐盟給予這個(gè)項(xiàng)目大力支持。這是個(gè)長(zhǎng)期的計(jì)劃，即要延續(xù)到2036年。當(dāng)業(yè)界對(duì)使用導(dǎo)電線圈進(jìn)行非接觸式充電越來(lái)越感興趣時(shí)，混合動(dòng)力車(chē)的尺寸問(wèn)題則提上議事日程。此時(shí)，古老的刺繡工藝原理卻在研發(fā)中發(fā)揮作用，因?yàn)樗删_定位、控制銅線并避免損壞機(jī)械。

帶電刺繡工藝一旦完成，它將執(zhí)行下一步復(fù)合加固過(guò)程。這導(dǎo)致出現(xiàn)玻璃纖維強(qiáng)化型塑料、保護(hù)套管和集成鐵氧體隔離材料和散熱器。基于紡織品的變形和沖擊傳感器也集成到復(fù)合材料中，研究人員期望該工程具有能力使其擴(kuò)展和高度自動(dòng)化。

這些創(chuàng)新所能提供的最重要貢獻(xiàn)也許不在其各自的應(yīng)用領(lǐng)域，而是在它提供的供應(yīng)鏈上。為移動(dòng)設(shè)備提供能源只是一個(gè)起點(diǎn)。所有這些均須考慮其適合生產(chǎn)過(guò)程的位置，這一點(diǎn)很重要。電子產(chǎn)品和紡織品作為一種混合產(chǎn)品，兩者距離越來(lái)越近，由此又可能形成新的伙伴關(guān)系。

（據(jù)美國(guó)《高級(jí)紡織資源》https://advancedtextilessource.com/2019/08/12/energy-for-smart-materialsand-systems/近期資料）