头发丝细的智能纤维：能监测心跳，能植入体内
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如果给你一根头发丝大小的纤维，你能做什么？
对西安电子科技大学杭州研究院副教授周赟磊而言，答案是这样的，其一，把它织进衣服里，其二，让它时刻监测你的心跳，亦或者，将其植入体内，并且，让它精准调控神经信号。
成果在《自然·通讯》发布
近日，周赟磊及其团队提出了一种电子器件，它可以量产。这种电子器件是“异质纤维”。它比头发丝还要细，然而却具备“感知”功能，还具备“导电”功能，甚至具备“储存电能”功能。相关成果已经在国际期刊《自然·通讯》发布了。
“比发丝还细，但功能强大”
周赟磊指着屏幕上的“异质纤维”图像说道，你瞧，它能够灵活地进行弯曲操作，在导电以及传输信号这两方面均不存在任何问题。尽管在屏幕上显示得如此之大，然而在现实当中其直径仅仅只有50微米，相比头发丝而言还要更细。
现如今，传感材料并非稀罕之物，那么这根纤维究竟有什么别样之处呢？“其一，我们具备体积小的特点，其二，传统多功能的达成，需借助多根纤维，然而我们一根便可达成。”周赟磊如此说道。
异质纤维的主要构成材料之一：液态金属
周赟磊表明，当下其主要能够达成信号传输、传感感知以及能量传输等功能，换而言之，这根纤维既身为可传感的器具，又是用于传导的线路，并且还具备自行储存电能的能力。
他进一步给出例子讲道，就如同，在医疗这个情境当中，用它制作而成的心电监测相关设备，相较于当下主流的凝胶电极片，更加干爽且舒适，不容易引发皮肤过敏现象。对于那些需要长时间、持续不断监测心率的患者而言，这代表着将会拥有更为良好的使用感受。
例如，于植入场景里，它能够给脑机接口予以更微小的载体，在尽量降低对人体造成损伤之际，精确采集神经信号。
表皮生理监测
周赟磊表示，接下来，我们会基于单根纤维，将其“编织”成一块具备柔软透气特质的“电路板”，以此构建完整的信号采集以及处理系统。未来，还有制造出能监测心率之可能，有监测体温之可能，有监测运动状态之可能，甚至有监测环境变化之可能的智能服装。
“在头发丝上建功能齐全的‘高楼’”
让头发丝还细的纤维，实现多功能，并不是一件容易的事情。
周赟磊表示，不妨去想象一下，这如同是要在极为纤细的头发丝之上建立起一座具备齐全功能的高楼，每一层的材料都得均匀地分布开来，每一层之间还需要紧密地结合在一起，并且这根头发丝还要能够随心所欲地进行弯曲、拉伸。
拉伸状态下的异质纤维
为应对这一棘手难题，团队构思并设计出了一种具备连续性的液相加工工艺，他们促使纤维贯穿于不同的液体槽之中，每当纤维穿过一种液体时，纤维的表面便会自行“披挂”上一层拥有特定功能的别致“外衣”。
整个过程好似对纤维次序不间断地“镀膜”，最终所产出的这根“智能纤维”，它能够织入衣服当中用以监测心率，它还能够嵌入体内去调控神经。
但是，仅仅光能生成一根异质纤维是不行的，如此这般的材料可不可以量产，这决定了它究竟能否走进平常生活。
周赟磊坦言，刚开始心里有点慌，因为想尝试量产，做一根10厘米的样品并不难却是，但批量生产的话，那就完全超出了我们的舒适区。
即便存在着顾虑，然而他以及团队还是下定决心放手去拼搏一番。在市面上寻觅不到适配纤维的能够进行量产的设备，于是他们自行从零点开始进行设计以及制造；于生产的进程当中，有关纤维穿过溶液的速度，还有温度，以及浓度等，每一项关键的参数，均是需要进行反复的测试、做到精准地控制，丝毫都不可以有一点的马虎……
50米的异质纤维成品
到底，于团队专门构建的持续生产装置上，异质纤维得以达成规模化连续制造，单次制备长度能够达到50米。“目睹第一根功能完备的纤维从装置里出来之际，整个实验室都尤为兴奋。”周赟磊回想讲道。
“打通实验室原理到实际应用的全链条”
西安电子科技大学杭州研究院的保宏教授说到，“这项研究当中，对我而言，最能让我产生自豪之情的，并非是发表了一篇堪称优秀的文章，”“而是在于，我们成功地贯通了从实验室原理一直到实际应用的整个链条。”。
异质纤维织进布料测试状态
研究团队针对异质纤维全方位测试涉猎多个角度，以此验证其实用能力。于无线能量传输领域，团队将纤维织入布料，随后对其反复展开弯折、扭曲以及拉伸操作，最终发现，织物之通电能力依旧稳固，电阻变化远低于传统金属导线。也就是说，即便这种纤维藏于衣服内遭任意揉搓，它仍可稳定运作。
并且，团队还证实了其于神经调节层面的潜力，往后，它有希望运用于脑机接口、脊髓刺激、可穿戴健康监测等前沿医疗领域，与此同时在智能软体机器人等新兴方向里也呈现出广阔的应用前景。
“我们达成了从结构设计、制造工艺直至应用验证的完备技术闭环。”周赟磊讲说道，“当前此一维电子器件已然能够达成规模化量产，我们于持续开展科研攻关之际，也在跟相关企业进行对接。期望有朝一日，它能够切实成为人们日常生活里面的一部分。”。
一种纤维，看上去显得渺小，然而却承受载托着科技的力量，它正凭借着细微的力量，去编织一个智能相互连接、万物能够感知的未来，使得科技更加贴近生活、守护健康。
（本文图片由受访者提供）
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