《三體》成現實穿在身上的顯示器

2022-10-13 | 來源: 上觀新聞 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

提出大膽構想，編織出“顯示器發光點陣”

“在基礎研究的無人區裡，我們要有不顧一切的勇氣。”彭慧勝告訴他的學生，“摔倒並不是失敗，摔倒後決定不再爬起來，才是失敗。”

憑借不顧一切的勇氣和豐富的想象力，這位高分子科學家不僅實現了纖維鋰離子電池的產業化，還帶領團隊研制出“穿在身上的顯示器”，讓人類今後能通過衣服瀏覽新聞、收發信息、記錄備忘……2021年3月，相關研究成果以《大面積顯示織物及其功能集成系統》為題發表在國際頂級科技期刊《自然》上，審稿人評價其“創造了重要而有價值的新知識”。

如何在直徑僅為幾十至幾百微米的柔性纖維上，構建可程序化控制的發光點陣列，是困擾他們的一大難題。為此，彭慧勝團隊發揮想象力，提出一個大膽構想：在織物編織過程中，經緯線的交織可以自然地形成類似於顯示器像素陣列的點陣。

以此為靈感，他們研制出兩種功能纖維——負載有發光活性材料的高分子復合纖維和透明導電的高分子凝膠纖維，通過兩者在編織過程中的經緯交織，形成電致發光單元，並通過有效的電路控制制備出新型柔性顯示織物。

顏色各異的發光纖維（新華社發）

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與傳統的平板發光器件相比，發光纖維的直徑可在0.2毫米至0.5毫米之間精確調控，奠定了其超細超柔的特性。以此編織而成的衣物，能緊貼人體不規則輪廓，像普通織物一樣輕薄透氣，確保良好的穿著舒適度。

在彭慧勝團隊的實驗室，放著一卷卷纏繞在紡錘上的發光纖維，它們顏色各異，通電後就會發光。在一件衛衣上，有一個用藍色發光纖維編織的復旦大學校徽圖案。接通電源後，這件衣服的藍色校徽圖案在暗室裡清晰可辨。

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2021年9月，這個團隊又在《自然》上發表了一篇論文，報道“高性能纖維鋰離子電池的規模化構建”成果。審稿人評價這項工作是“儲能領域和可穿戴技術領域的裡程碑研究”和“柔性電子領域的一個裡程碑”。

要實現纖維鋰離子電池活性材料的連續制備，必須有效解決活性材料與導電纖維集流體的界面穩定性難題。“在纖維表面進行塗覆時，很容易產生串珠等塗覆不均勻的現象，就像糖葫蘆一樣，會嚴重影響纖維電極制備的連續性和電池的電化學性能。”論文第一作者何紀卿說。

針對這一痛點，他們通過調控正負極活性材料組分和黏附力，破解了聚合物復合活性材料與導電纖維集流體的界面穩定性難題，還自主設計和建立了面向纖維鋰離子電池連續構建的標准化裝置，獲得高負載量、塗覆均勻和容量高度匹配的正負極纖維電極材料。在這些技術突破的基礎上，他們最終實現了高性能纖維聚合物鋰離子電池的連續化制備。制得的纖維電池容量隨長度線性增加，顯示這一技術路線具有良好的可靠性。編織集成得到的纖維鋰離子電池系統，電化學性能與商業鋰離子電池相當，而穩定性和安全性更加優異。