压电纤维编织成衣服后,每次移动都会给你的手机充电

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视频介绍

前不久,国外研究人员开发了一种新型的压电纤维,这种纤维可以通过简单的身体运动产生电能,从而为智能服装铺平了道路。如果把这些纤维编织成衣服,就能通过小型传感器监控我们的健康状况,并且无需任何外部电源即。这项发现是巴斯大学和科英布拉大学合作开发,这种压电纤维是基于溶液加工压电尼龙方面的突破性工作而建立的。其中的压电就是将机械能转化为电能的现象。简单地说,当你轻敲或扭曲压电材料时,它就会产生电荷。加上一个电路,电荷就可以被拿走,储存在电容器里,然后使用——比如,给你的手机充电。压电材料是从机械振动(例如人体运动)中收集能量的很好的选择,但是大多数这些材料是陶瓷并且含有铅,铅是有毒的,这使其在可穿戴电子设备或衣服中的集成具有挑战性。自1980年代以来,科学家就意识到尼龙的压电特性,而这种材料是无铅且无毒的事实,使其特别引人注目。然而,这又是一种非常难以处理的材料。尼龙以其原始聚合物形式存在,是一种白色粉末,可以与其他材料(天然或人造)混合,然后模制成各种产品,从衣服和牙刷的硬毛到食品包装和汽车零件。当尼龙还原成特定的晶体形式时,它就会变成压电体。产生这些尼龙晶体的既定方法是熔化,迅速冷却然后拉伸尼龙。但是,此过程会产生厚的“薄膜”,这些薄膜是压电的,但不适用于衣服。尼龙需要被拉伸成将被编织成服装的线,或者被拉伸成可穿戴电子设备中使用的薄膜。人们认为生产压电尼龙薄膜的挑战是无法克服的,最初制造压电尼龙服装的热情变成了冷漠,导致该领域的研究在1990年代几乎停滞了。就在前不久,采用了一种全新的方法,来生产压电尼龙薄膜的技术被开发出来。他们将尼龙粉末溶解在酸性溶剂中,而不是通过熔化。但是,他们发现完成的薄膜包含锁定在材料内部的溶剂分子,从而阻止了压电相的形成。紧急着,他们通过将酸溶液与丙酮混合,他们能够溶解尼龙,然后有效地萃取酸,将尼龙膜留在压电相。丙酮与酸分子非常牢固地结合在一起,因此当丙酮从尼龙溶液中蒸发时,它会带走酸。剩下的就是处于压电晶体相的尼龙。下一步就是将尼龙转变为尼龙、纱线,然后将其整合到织物中。这种压电纤维的开发,为可穿戴电子产品领域明确了方向。在未来的几年中,我们可能会发现,身上的T恤可以随时随地的为手机充电了。

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