未來智能穿戴：：將電腦編織成纖維
根據(jù)《自然》網(wǎng)站上的一篇文章，哈佛大學的研究人員開發(fā)了超靈敏、高彈性的應(yīng)變傳感器，可以嵌入紡織品和靈活的機器人系統(tǒng)中。這種傳感器組裝的智能織物在大多數(shù)情況下都能保持完好。比如，用這種智能面料制成的衣服，不僅可以讓人在身上“穿”上電腦，而且經(jīng)過無數(shù)次的清洗和拉扯，仍然可以正常使用。
根據(jù)劍橋大學的預(yù)測，到2022年，使用智能紡織品的可穿戴產(chǎn)品市場將達到700億美元。在智能織物研究領(lǐng)域，織物電子技術(shù)占有重要地位。在香山科學大會召開的座談會上，有關(guān)專家專門就織物電子、傳感與計算的學術(shù)前沿、核心技術(shù)和應(yīng)用前景進行了探討。
電子科技大學移動計算中心教授陳東義說：“織物電子是在光纖或光纖組裝（或織物）的維度上產(chǎn)生電路、傳感（執(zhí)行）、能量、計算和通信設(shè)備的電子技術(shù)。”，“以織物電子為基礎(chǔ)的智能面料與服裝，將推動人類社會走向泛智能時代，重構(gòu)人類生活和生活方式，催生新興的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。”
據(jù)了解，織物電子是基于技術(shù)演進的新概念，涉及功能實現(xiàn)在傳感執(zhí)行和計算方面，這與柔性電子有明顯的區(qū)別。”柔性電子學是在柔性或韌性塑料或薄金屬襯底上制造有機或無機材料的電子器件。它通常由四部分組成：電子元件、柔性基板、交聯(lián)導(dǎo)體和粘結(jié)層。主要通過“印刷”來實現(xiàn)不過，織物電子可以使用有機、無機和蛋白質(zhì)纖維材料作為原料，也可以采用編織、刺繡、編織、熔噴和粘合等工藝，“陳一舟說，在織物電子技術(shù)中，核心部件是織物電子器件。”織物電子是纖維或纖維組件（紗線、織物等），具有產(chǎn)生、傳遞、調(diào)制和測量電子的功能。“香港理工大學智能可穿戴研究中心的陶曉明教授說，有兩種類型的織物電子設(shè)備。是利用具有電子功能的材料直接生成纖維、紗線或織物；另是將芯片等微電子器件組合成纖維，形成多功能織物。織物電子設(shè)備具有柔軟、面積大、立體變形、重量輕、透氣、穿著舒適等優(yōu)點。
考慮到電子設(shè)備的功能和可穿戴性,這是織物電子發(fā)展的最大瓶頸。
現(xiàn)實是，我們能接觸到的智能織物主要嵌入到鞋子或衣服中，但這并不是織物電子產(chǎn)品的終極追求。
目前，織物電子學的發(fā)展還處于初級階段，傳統(tǒng)電子領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，大多數(shù)智能服裝的研究主要集中在如何在服裝中縫制或嵌入設(shè)備和模塊，以及如何提高可靠性、魯棒性等技術(shù)問題，而忽略了纖維和織物電子研究和加工的技術(shù)問題。
陶曉明認為，織物電子技術(shù)可以將傳統(tǒng)紡織品的舒適性、外觀、功能性和連通性結(jié)合起來，無疑具有很大的市場潛力。然而，可靠性、交叉兼容性、設(shè)備適用性、材料可用性和間接成本等方面的挑戰(zhàn)一直阻礙著織物電子產(chǎn)品的商業(yè)化。
織物電子設(shè)備或系統(tǒng)的形成需要應(yīng)用傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)顯示技術(shù)、能源供應(yīng)技術(shù)、連接技術(shù)等。如何在考慮到織物優(yōu)異的可穿戴性能的同時，保持電子設(shè)備的功能性和可靠性，是制約織物電子發(fā)展的最大瓶頸。陶曉明說。
在她看來，理想的織物電子設(shè)備或系統(tǒng)在功能材料的結(jié)構(gòu)和性能方面仍然存在一系列挑戰(zhàn)。阻礙織物電子系統(tǒng)發(fā)展的主要原因是缺乏設(shè)備性能、生產(chǎn)和加工的低一致性以及缺乏系統(tǒng)的研究和標準。
除了需要材料來實現(xiàn)電氣性能，同時滿足特定的機械和化學性能要求之外，織物電子產(chǎn)品的發(fā)展也面臨著許多挑戰(zhàn)，例如在設(shè)計環(huán)節(jié)中構(gòu)造傳感器、計算器部件或織物和纖維級集成電路，沒有成熟的設(shè)計自動化和分析工具。此外，電子織物對制造環(huán)境提出了要求，仍然缺乏技術(shù)標準、測試方法和制造設(shè)備。
在這方面，陳東義提到，織物電子可以在納米材料和結(jié)構(gòu)上取得突破，傳統(tǒng)電子、柔性電子和織物電子的結(jié)合是近期制造智能織物和服裝產(chǎn)品的重要途徑。
