怎麼才能讓衣服成為電子螢幕？他把電池做成長纖維，直接織了一件

“智慧服裝”的概念已經火了很多年。人們關於它的設想非常美好：能監測人體心跳、體溫、呼吸頻率；能播放音樂、顯示影象、影片；甚至能像手機一樣上網衝浪……

不過，在這些設想實現前，必須先解決一個問題：這種服裝的原材料從哪兒來？

要想實現上述的功能，用我們原來的普通布料肯定不行。畢竟照這個架勢來看，未來的服裝還要充當電子顯示屏。怎麼能讓這種“顯示屏”穿在身上，是個很值得研究的問題。

今年年初，復旦大學彭慧勝團隊連發兩篇論文，都是圍繞相關內容展開的。就在幾天前，他們的第三篇論文發表了——他們研發的一種纖維鋰離子電池，可以解決這個難題。

柔性鋰離子電池：從朦朧到具體

把鋰離子電池做成薄膜，這個概念，並不是彭慧勝首創。

他是在2006年左右聽到這個概念的。那個時候，雖然也有研究智慧服裝的，但總體數量並不大。因為大家都卡在了一個比較關鍵的步驟：原材料。而兼具柔性和功能性的纖維鋰離子電池，自然就成了主流科研方向之一。

彭慧勝聽說了這個方向，覺得很感興趣。一方面他覺得，做這項研究對於未來人類社會的發展意義很大；另一方面，做科研，求的就是一個“新”。既然還沒人能把這種材料做出來，彭慧勝非常想試試。

彭慧勝

纖維鋰離子電池的研發有兩個主要難點。

一是由於人們之前在這一領域的認識存在一定的侷限性，簡單地認為，纖維鋰離子電池做得越長，內阻就越大，會影響其電化學效能的發揮。所以之前很少能成功做出長度較長的纖維鋰離子電池，就更不用說拿它做衣服了。

另一個則是因為它本來就是一個新領域，以前面向塊狀鋰離子電池的成熟生產體系和它不適配，而怎麼解決纖維鋰電池的連續化製備，還幾乎是空白。

而彭慧勝就是瞄著這兩個難點去的。

透過一系列研究，彭慧勝發現，纖維鋰離子電池的內阻會隨著長度的增加而降低，並且會在長度達到一定程度後趨於穩定。這個發現很好地解決了纖維鋰離子電池的第一個難點。與此同時，彭慧勝和團隊還發展出了高效負載纖維鋰離子電池活性材料的連續化方法，自主設計、建立了一套面向纖維鋰離子電池連續構建的標準化裝置。

有了這兩個做基礎，用纖維鋰離子電池做衣服，就不是難事了。

a-e：透過紡織方法獲得高效能和高安全性的纖維鋰離子電池織物

b-f-h：纖維鋰離子電池織物為智慧手機進行無線充電

“復旦的新衣”

在今年年初發表的學術論文中，彭慧勝和團隊表明，已經開發出一種基於經緯編織的工藝，可以大面積地用纖維鋰離子電池製作“織物顯示器”。

這種方法的最大特點是，導電的緯線和發光的經線纖維在經緯線接觸點，可以形成微米級的電致發光單元。採用這種結構做出來的衣物，可以承受反覆機洗，非常貼合實際應用。

由於彭慧勝在復旦大學任教，有媒體戲稱這種“高能衣物”是“復旦的新衣”。而這件“復旦的新衣”，還藏著更多的驚喜。

在設計之初，彭慧勝把這種電池設計成了太陽能電池，且光電轉化率最高可達到9。45%、效能非常穩定。這就意味著，當人們穿著這種衣服外出的時候，能夠高效、安全地發揮它的電子功能，同時為電子產品供電。有了電，那些期待在“新衣”上看到的圖案、顏色變化等功能，就都可以實現了。

彭慧勝展示“新衣”

除了這些基礎功能之外，彭慧勝在研究過程中還有了一個意外發現——當這些纖維鋰離子電池通電後，會產生一個軸向的收縮力，這個作用力的大小相當於最強自然骨骼肌肉的100多倍。

這就意味著，如果以後繼續在這個領域裡延伸，可以藉助這種纖維打造“人工肌肉”。在“人工肌肉”的幫助下，即便是小孩子也可能輕鬆地拎起上百公斤甚至更重的物體。而由它衍生出的其他產品，也可以解決一些應用場合中的實際問題。

目前，彭慧勝和他的“新衣”早已突破了實驗室階段，在汽車領域、可穿戴電子領域、服裝智慧織物領域都已經開始試用。在試用期內，他們根據不同公司的具體需求，建立起了一套從需求出發的標準，僅從智慧織物角度來說，一條生產線的年產能就已經能達到四五十噸。

在引領的同時，彭慧勝也期待，能有更多的業內人士參與進來。因為任何一種科技的進步，都在思想的碰撞中誕生。

《我是科學人》紀錄片由長安信託特約贊助。