FibeRobo低成本致動纖維誕生可對熱做出反應用於生產變形織物
研究人員創造了一種低成本纖維,它在加熱後會收縮,散熱後又會恢復形狀。這種可變形纖維與現有的紡織機械相容,而且不依賴感測器或其他硬件,因此可以有多種用途。一段時間以來,研究人員一直在努力生產可融入紡織品的可變形纖維,這些纖維可用於從保暖到襯墊飛機等一系列用途。但許多纖維都需要硬件,因此在實驗室外使用並不現實。 現在,麻省理工學院和東北大學的研究人員開發出了一種名為FibeRobo 的低成本致動纖維,這種纖維可隨溫度變化而改變形狀,並與現有的紡織品製造機械兼容,這意味著它有可能在現實世界中得到應用。 這項研究的第一作者傑克-福曼(Jack Forman)說:”我們用紡織品做任何事情。我們用纖維增強複合材料製造飛機,我們用防輻射織物覆蓋國際太空站,我們用它們來表達個人風格和表演服裝。我們環境中的很多東西都具有適應性和響應性,但最需要具有適應性和響應性的東西–紡織品–卻是完全惰性的。”為了製造出一種既能悄無聲息地驅動和改變形狀,又能與普通紡織品製造程序兼容的纖維,研究人員注意到了液晶彈性體(LCE)。液晶是一系列可以像液體一樣流動的分子,但當它們被允許沉澱時,就會堆積成晶體排列。他們將這些晶體結構整合到一個具有伸縮性的彈性體網絡中。當對LCE 施加熱量時,晶體會失去排列,並將彈性體拉到一起,導致纖維收縮。移除熱量後,分子又會恢復到原來的排列方式。將加熱後的LCE 樹脂透過噴嘴慢慢擠壓,同時用紫外線固化,就製成了纖維。光線必須恰到好處。光線太弱會導致材料分離和滴落;光線太強則會導致材料結塊。然後,將纖維浸入油中,使其有一層光滑的塗層,並用強紫外線再次固化,形成結實光滑的纖維。最後,將纖維收集到頂部的線軸上,並蘸上粉末,這樣就可以輕鬆地滑入紡織製造機器。”我們可以轉動很多旋鈕,”Forman 說。”從零開始開發這種工藝耗費了很多精力,但最終它為我們生產纖維提供了很大的自由度”。從化學合成到成品線軸,整個過程大約需要一天時間,可生產約一公里(0.6 英里)長的即用纖維。研究人員將這種纖維命名為FibeRobo,其生產成本為每米20 美分(3.3 英尺),比市場上銷售的可改變形狀的纖維便宜約60 倍。它可以在不彎曲的情況下收縮40%,不過皮膚安全型的收縮率僅為25%。