首個嵌入織物的纖維泵制成 或改變可穿戴技術游戲規(guī)則

【資料圖】

許多基于流體的可穿戴輔助技術需要將一個大而嘈雜的泵整合到衣服中，這導致可穿戴設備與不可穿戴的泵捆綁在一起。現(xiàn)在，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院研究人員開發(fā)出世界上第一臺纖維形式的泵，這種光纖泵可被直接縫合到紡織品和服裝上，重量輕，功能強大，還可水洗。這項創(chuàng)新可應用于從外骨骼到虛擬現(xiàn)實等領域，或?qū)⒏淖兛纱┐骷夹g的游戲規(guī)則。論文發(fā)表在最新一期《科學》雜志上。

新研究是在研究人員2019年開發(fā)的可伸縮泵基礎上進行的。光纖形式使研究人員能夠制造更輕、更強大的泵，與可穿戴技術更兼容。光纖泵使用電荷注入電流體動力學的原理，在沒有任何移動部件的情況下產(chǎn)生流體流動。嵌入泵壁的兩個螺旋電極對一種特殊的非導電液體的分子進行電離和加速。離子運動和電極形狀產(chǎn)生凈正向流體流動，從而實現(xiàn)安靜、無振動的操作，并且只需要手掌大小的電源。

為了實現(xiàn)泵的獨特結(jié)構(gòu)，研究人員開發(fā)了一種新的制造技術，將銅線和聚氨酯線纏繞在鋼棒上，然后將它們熱熔化。去除鋼棒后，可使用標準編織和縫紉技術將2毫米纖維整合到紡織品中。這種泵本質(zhì)上是一種能產(chǎn)生自身壓力和流量的管道。

該泵的簡單設計具有許多優(yōu)點。所需的材料便宜且容易獲得，擴展制造過程也比較輕松。由于泵產(chǎn)生的壓力大小與其長度直接相關，因此可根據(jù)應用情況對管道進行切割，從而在優(yōu)化性能的同時將重量降至最低。堅固的設計也使其適用于傳統(tǒng)的洗滌劑清洗。

論文還描述了由織物和嵌入式纖維泵制成的人造肌肉，這種肌肉可用來為柔軟的外骨骼提供動力，幫助患者移動和行走。該泵甚至可通過模擬溫度感覺為虛擬現(xiàn)實世界帶來新的維度。在這種情形下，用戶戴著一只手套，手套上的泵裝滿了熱的或冷的液體，用戶能夠感受到與虛擬物體接觸時溫度的變化。

【總編輯圈點】

新一輪科技革命風起云涌，歷史悠久的紡織行業(yè)也開始向智能化、綠色化、高端化迭代升級。在航空航天、交通、深海探測、醫(yī)療防護等產(chǎn)業(yè)領域，應用各種前沿技術的高性能纖維，不再是人們眼中傳統(tǒng)的紡織品，而是華麗轉(zhuǎn)身成為“新型材料”。方興未艾的智能可穿戴技術，更是為紡織品的創(chuàng)新應用打開一扇全新的大門。通過與輕巧便攜的電子元器件相結(jié)合，紡織品正展示出更多令人刮目相看的特性。