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近日，复旦大学高分子科学系彭慧胜团队成功开发出一种新型纤维，将显示器件与织物编织过程相结合，实现了“穿”在身上的电池技术。未来，人们有望通过这种智能衣物为手机进行无线充电。

“造就TALK”是一个旨在发掘创新力的演讲平台。以下是彭慧胜教授在“造就TALK”上分享的关于高能材料的精彩内容。

传统衣物的主要作用是保暖，但未来的衣物将具备更多功能，如发电、医疗保健甚至增强人体机能。这一切都始于能源技术的发展。能源器件通常分为两类：一类是用于发电的转换器，如太阳能电池；另一类是用于存储能量的装置，如锂离子电池或超级电容器。然而，这些器件通常是刚性的，难以适应灵活的穿戴需求。

为了克服这一局限，研究团队设想将太阳能电池和锂离子电池设计成纤维状，最终成为织物的一部分，从而制成衣物。这种创新不仅能满足多种领域的用电需求，还能显著改善人们的生活质量。

发电与储能

为了实现发电功能，研究团队首先开发出了一种能发电的纤维。这种纤维的核心组件是电极材料，他们利用碳纳米管制造出一种名为“取向”的新材料。碳纳米管具有轻质且高强度的特点，其直径仅为头发丝的千分之一到万分之一，但强度却远超钢铁。这种材料具有良好的电导率，可以用来制造纤维状电池，从而为衣物供电。据测试，这种纤维状电池在一天内可产生6.1万毫安时的电量，足以多次为手机充电。

这种纤维太阳能电池的关键在于其独特的结构。通过在其表面镀上光电活性材料，该纤维能够吸收阳光并产生电力。此外，纤维的正面涂有一层电极膜，确保电流能够顺利传输到外部电路。这种纤维在反复弯曲的情况下依然能稳定供电，光电转化效率最高可达9.45%。更重要的是，无论光线来自哪个方向，其光电转化率都保持稳定，这意味着穿着这种衣物的人在运动时，依然可以获得稳定的电力供应。

为了满足夜间或阴天的需求，研究团队还设计了能够储存白天所发电量的纤维状电池。这样一来，即使在没有阳光的情况下，衣物也能持续供电，进一步提升其实用价值。

可变色与发光

除了发电和储能，这种纤维还具备变色和发光的功能。通过引入一种名为“丁二炔”的高分子材料，研究人员成功实现了纤维的变色效果。当通电时，这种材料会发生结构变化，导致颜色改变。例如，蓝色纤维在通电后会变为红色，断电后又恢复原状，整个过程只需一秒钟，且可以反复进行。

至于发光功能，则是通过在纤维的电极基底上涂覆一层发光材料来实现的。当施加3至5伏特的电压时，纤维能够在各个方向均匀发光，而且发光的颜色可以根据需要进行调节。

这种纤维还具有其他多种用途，例如加热或冷却，使其适用于各种极端环境。研究人员还设想将其应用于手套，使穿戴者能够在墙壁上攀爬，如同电影中的蜘蛛侠一般。

展望未来

尽管这种多功能纤维仍处于研发阶段，但研究人员相信，随着技术的进步，这类纤维将在未来广泛普及。预计大多数工薪阶层都能负担得起由这种纤维制成的衣物，从而彻底改变人们的日常生活，创造出更加智能、便捷的未来。