“未来智能穿戴：把计算机“织”进纤维里”

11月中旬，《自然》杂志官网刊登的一份复印件显示，哈佛大学的研究人员开发了超灵敏、弹性强、可嵌入纺织品和柔性机器人系统的应变传感器，组装的智能纺织品大部分情况下保持原有状态 例如，由这种智能纺织品制成的衣服，不仅可以让计算机“穿着”，而且可以多次洗涤、拉伸后正常采用。

据英国剑桥大学预测，2022年使用智能纺织品的可穿戴产品市场将达到700亿美元。 在智能纺织品行业的研究中，纺织品电子技术占有重要的席位。 在此前香山科学会议召开的学术讨论会上，相关专家专门讨论了纺织品电子、传感与计算的学术前沿、核心技术和应用展望。

以前渴望纺织品的概念

在纤维水平上构筑集成电路

“纺织电子是在纤维或纤维集合体(或布料)的维度上生成电路、传感(执行)、能量、计算、通信器件的电子技术。 ”电子科技大学移动计算中心教授陈东义表示:“以纺织品电子为支撑理论和技术的智能纺织品和服装将带领人类社会进入泛智能时代，重构人类的生活和生存方法，催生新兴战术产业。”

发现纺织品电子是基于技术发展提出的新概念，涉及电子纺织品的传感执行和计算功能实现等行业，与柔性电子等有明显不同。 “柔性电子是将有机或无机材料的电子器件制作在柔性或延展性的塑料或薄的金属基板上的，一般包括电子部件、柔性基板、交联导电体、粘接层4个部分，通过‘印刷’的方法实现。 ”陈东义说:“但是，纺织电子可以以有机、无机、蛋白质纤维材料为原料，也可以采用编织、刺绣、针织、熔喷、粘接等工艺。 ”。

纺织电子技术中，最核心的组成部分是纺织电子器件。 “纺织电子器件是指具有生成、输送、调制、测量电子功能的纤维或纤维集合体(丝或织物等)。 》香港理工大学智能可穿戴研究中心教授陶肖明表示，纺织品电子器件有两种，一种由具有电子功能的材料直接生成纤维、纱线或纺织品，另一种由微电子器件如芯片结合成纤维形成多功能纺织品。 纺织电子元器件具有柔软性、大面积、三维变形、重量轻、透气性、穿着舒适度等特点。

兼顾电子器件的功能和可穿戴性

纺织品电子快速发展的最大瓶颈

现实中，我们现在能接触到的智能纺织品首先是在鞋子和衣服上嵌入智能设备，但这不是纺织电子的终极追求。

“目前纺织电子的快速发展还处于初期阶段，从以前开始电子行业的产品开发就仍然占主导地位。 这许多智能服装研究侧重于如何将器件和模块缝制或嵌入衣服中，以及如何加强可靠性、牢固性等技术问题，而忽视了纤维和纺织品电子的研发和加工技术问题，”陈东义指出。

陶肖明认为，纺织品电子技术能结合以前流传下来的纺织品的舒适性、外观和电子产品的功能性、连接性，一定很有市场潜力。 但是，可靠性、交叉兼容性、设备适应性、材料可用性和间接价格等方面的挑战，一直阻碍着纺织电子产品的商业化进程。

“形成纺织品的电子器件和系统需要传感技术、数据传输和存储技术、数据显示技术、能源供给技术、连接技术等。 维护电子器件的功能性和可靠性，兼顾纺织品优良的可穿戴特性是当今纺织电子快速发展的最大瓶颈。 ”。 陶肖明说。

她认为理想的纺织电子器件或系统的功能材料的结构和性能还有一系列的挑战。 “阻碍纺织品电子系统快速发展的主要原因是其器件性能不足，生产加工一致性低，系统研究和标准不足。 ”。

除了材料需要实现电性能，满足特定的机械和化学性能要求外，纺织电子的快速发展还面临着许多挑战。 例如，设计环节包括在纺织品和纤维层面构建传感、计算器件或集成电路，目前没有成熟的设计自动化和分解工具。 另外，电子纺织品对制造环境要求严格，目前缺乏技术标准、测试方法、制造设备等。

对此，陈东义表示，纺织品电子可以从纳米材料和结构上寻找突破。 传统的电子、柔性电子和纺织品电子的结合是近期智能纺织品和服装产品化的重要途径。