Revolutionize Smart Clothes的弹性纤维

EPFL科学家发现了一种快速、简单的制造超弹性、多材料、高性能纤维的方法。它们的纤维已经被用作机器人手指和衣服上的传感器。这种突破性的方法为新型智能纺织品和医用植入物打开了大门。

这是一种全新的传感器思维方式。在EPFL开发的微小纤维由弹性体制成，并可结合电极和纳米复合聚合物等材料。纤维可以检测到最轻微的压力和应变，并且能够在恢复其初始形状之前承受接近500%的变形。所有这些使它们在智能服装和假肢中的应用完美，并为机器人创造了人工神经。

这些纤维是在EPFL的光子材料和光纤器件实验室（FIMAP）开发的，由工程学院的Fabien Sorin领导。科学家们提出了一种快速、简便的方法，在超弹性纤维中嵌入不同种类的微结构。例如，通过在战略位置添加电极，它们将光纤转换成超灵敏传感器。更重要的是，它们的方法可以用来在短时间内生产几百米的纤维。

热，然后拉伸

为了制造它们的纤维，科学家们采用了热拉伸工艺，这是光纤制造的标准工艺。他们开始创建一个宏观预制件与各种纤维成分安排在精心设计的3D模式。然后，他们加热预成型体并将其拉伸，如熔化的塑料，使直径为几百微米的纤维。虽然这个过程纵向拉伸了部件的形状，但它也横向收缩，这意味着部件的相对位置保持不变。最终的结果是一组具有极其复杂的微结构和先进性能的纤维。

到目前为止，热拉伸只能用来制作刚性纤维。但是Sorin和他的团队用它来制造弹性纤维。在选择材料的新标准的帮助下，他们能够识别出一些具有高粘度的热塑性弹性体。纤维被拉伸后，它们可以被拉伸和变形，但它们总是恢复到原来的形状。

刚性材料如纳米复合聚合物、金属和热塑性塑料可以被引入到纤维中，也可以被引入易变形的液态金属中。例如，我们可以在纤维顶部添加三个电极串，在底部添加一个电极。根据压力如何施加到纤维上，不同的电极会接触。这将使电极传输一个信号，然后可以读取信号，以确定纤维暴露于什么样的应力，例如压缩或剪切应力，例如，“Sorin说。

机器人的人工神经

与Oliver Brock教授（柏林工业大学机器人与生物实验室）合作，科学家们将它们的纤维整合成机器人手指作为人工神经。每当手指触摸某物时，纤维中的电极就会传送关于机器人与环境的触觉交互的信息。研究小组还测试了他们的纤维添加到大网眼服装，以检测压缩和拉伸。“我们的技术可以用来开发一个触摸键盘，它直接集成到衣服中，比如说，”Sorin说。

研究人员看到了许多其他潜在的应用。特别是由于热拉伸工艺可以很容易地调整大规模生产。这对制造业来说是一个真正的优势。纺织部门已经对新技术表示出兴趣，并已提交专利申请。

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