创新型超级弹力纤维问世

文/魏道培

瑞士联邦理工学院科学家近日宣布，他们研发出一种新型的超级弹力纤维纱。之所以说这种纤维具有超级弹力，是因为它用多种材料混合加工而成，具有高性能，可作为隐形神经传感器直接用于可穿戴服装和智能机器人的机械手等。这种纤维纱线极细，材料主要是由人造橡胶合成，能与电极、纳米复合聚合物混合使用，它主要用于新型智能纺织物和医学移植材料。

这是一种纤纱型传感材料，以全新的方式探测到机械手上最小的压力和拉伸，且能耐变形，可折叠率接近500%，随之完全回复到原来的状态。它的所有性能都适合应用于智能穿戴和假肢，并能为机器人提供人造神经系统。据称，这是世界上首例为机器人研制出的神经系统，给智能穿戴带来了一场革命。

这类纤维是瑞士联邦理工学院研发团队集体智慧的结晶，它采用了光量子材料。这种超级弹力纤维具有微结构，融入了各类不同的其他物质材料。科学家认为，这类超级弹力纤维纱线的制作方法简单、快速。加入电极材料后，这种纤维丝一下就变成超级灵敏的传感器。不仅如此，其生产方法也很简单，可在短时间内生产出数百米的特殊纤维材料。该成果已发表在美国《高级材料》学刊上。

为研发这种纤纱，科学家采用了热拉伸加工工艺。这是一种光纤制造的标准方式，也谨慎利用了3D模式设计，结合了各类纤维成型的生产方式。如融化塑料一样加热、拉伸，直到细度直径达到数百微米，长度达到预定标准为止。与之同时，它也能横向收缩，交叉时相互位置与细度不变。最终，这种微结构的纤纱制造出来，构成了其高性能的属性。

在此制造过程中，温控是关键因素。若一般材料进行热拉伸，纤维材料就会变得易脆，容易断裂。但若在新标准条件下采用创新的方式进行拉伸，研究人员就能够直接掌控，热塑弹性材料加热时熔化的程度。其他纤维纱在拉伸之后可能变形，但这类纤纱拥有记忆功能，拉伸后能完全回复到原来的状态。

纳米复合聚酯、金属和热塑也能与纤维材料结合，包括液体金属，但这些材料变形的几率很高。然而，若在纤维丝两端加3根电极丝，此时，通电后的纤维电极反应完全取决于相关的压强，它既可传输信号也能确定属于什么性质的信号并确定其相关电压的类型。

最近，德国柏林理工大学机器与生物实验室的科学家把这类纤维丝作为人造神经植入机器人手指。这样，无论何时机器人手接触到任何物件，纤维内的电极都会通过纤纱把信号传输到机器人周身，也能与环境互动。科学家将其附在丝网编织类服装上获得同样的神经感应效果。由此可以断定，这种材料具有神经感应功能。事实上这种材料还可以制作成软按钮，贴附在衣服上。

研究人员认为，这类材料的其他应用也十分广泛，尤其是热拉伸加工，可轻易实现规模化生产。作为纺织工业的专利创新应用，要直接实现规模化生产是完全能做到的。