“智能服装”的概念已经火了很多年。|怎么才能让衣服成为电子屏幕?他把电池做成长纤维,直接织了一件

“智能服装”的概念已经火了很多年 。 人们关于它的设想非常美好:能监测人体心跳、体温、呼吸频率;能播放音乐、显示图像、视频;甚至能像手机一样上网冲浪......
不过 , 在这些设想实现前 , 必须先解决一个问题:这种服装的原材料从哪儿来?
要想实现上述的功能 , 用我们原来的普通布料肯定不行 。 毕竟照这个架势来看 , 未来的服装还要充当电子显示屏 。 怎么能让这种“显示屏”穿在身上 , 是个很值得研究的问题 。
今年年初 , 复旦大学彭慧胜团队连发两篇论文 , 都是围绕相关内容展开的 。 就在几天前 , 他们的第三篇论文发表了——他们研发的一种纤维锂离子电池 , 可以解决这个难题 。
“智能服装”的概念已经火了很多年。|怎么才能让衣服成为电子屏幕?他把电池做成长纤维,直接织了一件

柔性锂离子电池:从朦胧到具体
把锂离子电池做成薄膜 , 这个概念 , 并不是彭慧胜首创 。
他是在2006年左右听到这个概念的 。 那个时候 , 虽然也有研究智能服装的 , 但总体数量并不大 。 因为大家都卡在了一个比较关键的步骤:原材料 。 而兼具柔性和功能性的纤维锂离子电池 , 自然就成了主流科研方向之一 。
彭慧胜听说了这个方向 , 觉得很感兴趣 。 一方面他觉得 , 做这项研究对于未来人类社会的发展意义很大;另一方面 , 做科研 , 求的就是一个“新” 。 既然还没人能把这种材料做出来 , 彭慧胜非常想试试 。
“智能服装”的概念已经火了很多年。|怎么才能让衣服成为电子屏幕?他把电池做成长纤维,直接织了一件

彭慧胜
纤维锂离子电池的研发有两个主要难点 。
一是由于人们之前在这一领域的认识存在一定的局限性 , 简单地认为 , 纤维锂离子电池做得越长 , 内阻就越大 , 会影响其电化学性能的发挥 。 所以之前很少能成功做出长度较长的纤维锂离子电池 , 就更不用说拿它做衣服了 。
另一个则是因为它本来就是一个新领域 , 以前面向块状锂离子电池的成熟生产体系和它不适配 , 而怎么解决纤维锂电池的连续化制备 , 还几乎是空白 。
而彭慧胜就是瞄着这两个难点去的 。
通过一系列研究 , 彭慧胜发现 , 纤维锂离子电池的内阻会随着长度的增加而降低 , 并且会在长度达到一定程度后趋于稳定 。 这个发现很好地解决了纤维锂离子电池的第一个难点 。 与此同时 , 彭慧胜和团队还发展出了高效负载纤维锂离子电池活性材料的连续化方法 , 自主设计、建立了一套面向纤维锂离子电池连续构建的标准化装置 。
有了这两个做基础 , 用纤维锂离子电池做衣服 , 就不是难事了 。
“智能服装”的概念已经火了很多年。|怎么才能让衣服成为电子屏幕?他把电池做成长纤维,直接织了一件

a-e:通过纺织方法获得高性能和高安全性的纤维锂离子电池织物
b-f-h:纤维锂离子电池织物为智能手机进行无线充电
“复旦的新衣”
在今年年初发表的学术论文中 , 彭慧胜和团队表明 , 已经开发出一种基于经纬编织的工艺 , 可以大面积地用纤维锂离子电池制作“织物显示器” 。
这种方法的最大特点是 , 导电的纬线和发光的经线纤维在经纬线接触点 , 可以形成微米级的电致发光单元 。 采用这种结构做出来的衣物 , 可以承受反复机洗 , 非常贴合实际应用 。
由于彭慧胜在复旦大学任教 , 有媒体戏称这种“高能衣物”是“复旦的新衣” 。 而这件“复旦的新衣” , 还藏着更多的惊喜 。
在设计之初 , 彭慧胜把这种电池设计成了太阳能电池 , 且光电转化率最高可达到9.45%、性能非常稳定 。 这就意味着 , 当人们穿着这种衣服外出的时候 , 能够高效、安全地发挥它的电子功能 , 同时为电子产品供电 。 有了电 , 那些期待在“新衣”上看到的图案、颜色变化等功能 , 就都可以实现了 。