EPFL开发出新型弹性纤维 或改变智能服装

行业动态 加入时间:2018-8-16 14:56:03 访问量:272

 瑞士研究人员开发出了一种可以探测最轻微的压力和应变的纤维,并能承受相当大的变形。图片来源:瑞士洛桑联邦理工学院


 

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)开发了一种微型纤维由弹性体制成,可以结合电极和纳米复合聚合物等材料为一体,是基于传感器的又一创新。该纤维可以检测到最轻微的压力和应变,在恢复初始形状前可以承受接近5倍的变形。这些特点都足以保证其完美地应用于智能服装、假肢,以及机器人的人工神经。


 

EPFL工程学院光子材料和光纤器件实验室(FIMAP)的Fabien Sorin教授(2016年度杜邦“青年教授奖”获奖者)领导其团队研发了这种纤维,他们提出了一种快速而简单的方法,可以在超弹性纤维中嵌入不同种类的微结构。


 

例如,通过在关键位置添加电极将纤维变成了超敏感传感器。更重要的是,利用这种方法可以在短时间内生产数百米的纤维。


 

为了制造这种纤维,研究人员使用了光学纤维制造的标准工艺—热拉伸工艺。他们首先创建了一个宏观的预制件,各种纤维组件以精心设计的3D模式排列。然后通过加热预制纤维,将熔融的原料拉伸,制成直径几百微米的纤维。因此元件的图案在纵向拉伸的同时也发生了横向收缩,这意味着元件的相对位置仍保持不变。最终得到一组微结构极其复杂和性能先进的纤维。


 

虽然目前为止,热拉伸只能用于制造刚性纤维,但Fabien Sorin教授及其团队却用它来制造弹性纤维。根据新版材料选择标准,他们选择出一些在加热时具有高粘度的热塑性弹性体。当纤维被拉伸后,这些材料也会因拉伸而变形,但它们仍能恢复到原来的形状。


 

与奥利弗·布洛克(Oliver Brock,柏林技术大学机器人与生物实验室)教授合作后,该纤维又被作为人造神经整合到了机器人的手指中。当机器人的手指接触到物体时,纤维中的电极就会传递有关机器人与周围环境的触觉互动的信息。研究小组还测试了将纤维加入大网眼衣服中的压缩和拉伸性能。Fabien Sorin教授表示,利用我们的技术也可以开发直接集成到服装中的触摸键盘。


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