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新颖的智能织物可以实现通过热和电来改变颜色和形状

文章来源：新能源网更新时间：2023-04-27 16:00:23

英国的研究人员创造了第一个可以对两种不同的刺激（热和电）做出反应而改变形状和颜色的智能织物。这一发展为各个领域提供了新的可能性，包括虚拟现实和机器人技术。刺激反应材料（SRMs）对外部刺激的存在或变化做出反应，如光、温度、磁场或电。暴露在这些刺激下，SRM会改变其形状、分子构成或机械性能。

到目前为止，研究的重点是SRM如何以一种方式作出反应，或者改变形状或颜色。但是要使SRM成为智能系统（如伪装、仿生学和传感器）真正有效的一部分，它们需要能够对多种刺激作出反应。这就是滑铁卢大学的研究人员介入的地方，他们创造了第一个对多种刺激作出反应而改变颜色和形状的智能织物。

研究人员使用类似于传统织布机的设备，将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和热致变色微胶囊（TMC）织在纬线上，将不锈钢纤维和PET的混纺纱线织在经线上。不锈钢纤维使织物具有电性能，而PET则提供形状记忆。

这种智能织物的交织结构意味着它既坚固又有支撑力，同时又像普通织物一样灵活柔软，可以弯曲而不散开。

使用吹风机加热织物后，研究人员发现，当温度从68°F（20°C）增加到140°F（60°C）时，织物的颜色均匀地从紫色变为蓝色。当热量被移除时，它迅速恢复到原来的紫色。

当用电加热织物时，它产生了同样的颜色变化并改变了形状，当电关闭时又恢复到原来的形状。研究人员可以通过对织物的特定部分通电，有选择地激活该织物。

此外，该织物是由低电压（20秒内为5V）激活的，比以前的系统低。研究人员说，较低的电压意味着这种织物可以用于较小的便携式设备，如生物医学设备和环境传感器。

该研究的通讯作者Milad Kamkar说："通过对环境刺激（如温度）的感知和反应能力，这是一个概念证明，我们的新材料可以与环境互动，监测生态系统而不破坏它们。"

鉴于其成本效益--使用的聚合物来自回收的塑料--研究人员认为他们的新型智能织物有很大的前景。

Kamkar说："仅作为一种可穿戴材料，它在人工智能、机器人和虚拟现实游戏和体验方面几乎具有无限的潜力。想象一下，在虚拟世界中感受到温暖或一个物理触发器引起更深入的冒险。"

研究人员计划改进这种织物的形状记忆，使其适用于机器人领域。

这项研究发表在《小》杂志上，下面的视频由滑铁卢大学多尺度材料设计实验室制作，展示了智能材料如何在电和热的作用下改变颜色和形状。

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