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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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未来我们穿什么?

2020-02-28 17:19:00

  研究人员正在开发许多超乎想象的智能衣服,它们有的能为我们的生活提供更多方便,有的能让人看起来更漂亮、更显魅力。

  可变换色彩和图案

  研究人员开发了一种可通过智能手机来变换织物颜色和图案的技术。这种智能织物是由细如头发丝的多股纱线织成的,每股纱线里面含有铜丝,外面包覆聚酯纤维、尼龙或其他聚合物材料。穿戴者可通过智能手机将信号发送给服装上的微型电池组来控制服装的外观,使其呈现条纹、格子或其他图案。

  这样的智能服装适用于很多场景。午餐时不小心把汤汁洒在浅色衬衫上,怎么办?没关系,改换一下服装颜色,用深色调将污渍隐藏起来。出门后发现阳光太强烈,或天黑后骑自行车回家,想要换穿浅色衣服吗?只要点击手机屏幕就能搞定。这种面料也可以用于箱包、汽车内饰、窗帘和家具。

  可证明你的身份

  未来,智能服装上的信息将足以证明你的身份。研究人员发明了一种可存储个人信息的织物,所存储的数据可以被磁力仪读取出来。研究人员已将这种磁性密码写入领带、腰带和腕带中,目前他们正在研究如何将更多的数据压缩存储到织物中。

  有了可以存储数据的服饰,你只要举起衣袖简单扫描一下,就能进入办公室或公寓。对于那些经常找不到钥匙的人来说,太省心了!

  助你微调身体动作

  学打高尔夫球、学弹钢琴,或想矫正坐姿,动作感应服装会让这一切变得很容易。这种智能服装能探测到人体的轻微动作变化,然后帮助你进行微调。

  这种服装中嵌入了超薄运动探测器。探测器的关键组成部分是一层叫作巴克纸的材料,它其实是一种密度很高的碳纳米管。巴克纸在通常情况下是导电的,但被拉伸时,纳米管网络间会产生间隙,从而阻碍电荷流动。研究人员利用这一特点,通过巴克纸的电阻以及材料拉伸的变化来监测人体的轻微变化,帮助人们进行动作微调。对于那些需要在短时间内对动作进行微调的人来说,巴克纸传感器非常有用。此外,人们的动作(比如弯曲膝盖的方式)是否健康、通过心率和肌肉变化体现出来的情绪状态,这些都可以通过巴克纸传感器检测到。

  采用特制的发光面料

  在一些表演中,演员穿着镶有发光二极管(LED)的礼服,令人眼前一亮。但常规的发光二极管太硬太脆,研究人员新开发了一种发光面料,其中嵌入了超薄超柔韧的有机发光二极管(OLED),用这种面料做成的服装可以满足日常穿着的要求。

  研究人员将厚度只有200纳米的有机发光二极管压制到超细的聚酯纤维上。每层有机发光二极管只能发出一种颜色的光,但通过许多可以变换颜色的像素就能显示文字和图案等信息。晚上出门散步或者骑自行车,穿上这种发光的衣服会更安全。发光服装还可用于光疗。患有季节性情绪失调的人通常要接受光疗:用特殊的光疗灯模拟室外阳光照射来达到治疗目的。今后,他们只要穿戴上发光的衬衫或帽子就可以进行光疗,不会因为时间或空间的限制而中断治疗。研究人员还设想把智能手机的屏幕放在衣服袖子上,这样就不用从口袋里掏出手机来看了。

  用阳光和身体运动提供动力

  智能服装的电池寿命是影响其应用的关键问题之一。工作一整天之后,没有人想脱下智能服装,然后插上电源充电。那么,为什么不能设计出一种将阳光和运动能量转化为电能的智能服装呢?

  研究人员已经推出了这种能量收集织物。这种织物主要由合成聚合物和羊毛纤维制成,具有质量轻、灵活、透气的特点。其中所含的光电材料可以捕捉阳光产生电能。这种织物还能将运动能量转化为电能。织物中含有一种与铜线交织在一起的储存电子的聚合物,可轻易将电子释放出来。随着穿戴者的动作,织物不断压缩和放松而产生电能。这种材料可缝在袖子里,通过手臂的摆动产生能量,或嵌在鞋底,通过行走获得能量。在你穿上用这种织物做的衣服走动或坐在阳光下时,衣服就开始收集能量,存储在连接到服装上的电容器或电池中。电能存储设备甚至可以用含有银锌氧化物的喷墨直接打印到衣服上。这种能量收集织物也可做成帐篷,当帐篷沐浴在阳光下或被风吹动时,就可以给露营者的设备充电。

  嵌有微型热电发电机

  如果衣服上嵌有热电发电机,那么就可以将身体产生的热量转化为电能。

  研究人员开发了一种纽扣大小的微型发电机,其中包含夹在两块陶瓷板之间的半导体棒。当发电机的一侧比另一侧更热时,就会产生一个微小的电压。将每根半导体棒的正极与相邻半导体棒的负极相连,所有微小电压加在一起形成更大的电压,就像将几节电池正负极相接放在手电筒里一样。研究人员将微型热电发电机嵌入T恤中。如果穿着这件衣服不走动,不会产生太多能量,因为皮肤和周围空气之间的温差很小;如果站起来走路或慢跑,身体温度升高,发电机一侧较热,裸露在外的一侧较冷,就会产生较多能量。目前的微型热电发电机还不能为智能手表或手机提供足够的电能。但是,几厘米宽的微型热电发电机可以为心电监护器等低功率传感器供电。研究人员正在研究如何提高微型热电发电机的效率,以支持更耗电的电子产品。一旦研究成功,这种技术将会比太阳能发电更有优势:坐在客厅沙发上,你也可以为你的智能手表和手机充电。

本文来自《科学画报》

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