近日，東華大學材料學院王宏志教授團隊研發出了一種“可發電”的服裝材料，使真正的“能源衣”成為現實。

隨著可穿戴電子設備的快速發展，人們對可穿戴能源的需求逐漸增大。由于傳統電池存在缺乏柔韌性、不可拉伸、難以編織等局限性，柔性隨身能源材料與器件發展獲得了大量關注。

但是，目前可穿戴電源的研究多數展示了“佩戴”形式的能源器件，其主要作為服裝的附加品，仍缺乏穿著舒適性。

相比之下，服裝本體如果成為現成的物理載體，是更為理想的可穿戴功能集成平臺。

王宏志教授（右二）給學生實驗產品提出修改建議。

能源紗線，可以用做發電，是本次發明成果的核心構建。

拉伸單片織物或者單根纖維，就會有輸出電壓產生。

為輸出電壓實驗進行準備工作。

拍打或震動單片織物，檢測設備顯示電壓變化的波形。

鑒于此，研究團隊認為纖維、紗線、織物等服裝材料將成為新一代發電載體。然而，成熟的發電技術，如光伏、熱電、壓電/摩擦電等，與服裝材料和紡織工業的結合尚存在挑戰。

目前能源紡織品難以規模化生產，能源器件的性能易受環境濕度影響，而且尚缺乏利用單根紗線實現發電的技術。因此，“能源衣”的開發一直困難重重。

在實驗中，研究人員利用工業級的紡絲設備，實現了可拉伸摩擦發電紗線的連續化與規模化生產。

此類發電紗線由高彈性聚合物材料（橡膠）與螺旋金屬纖維構成，這兩類本征彈性體與非本征彈性體，通過皮芯結構的設計合二為一，具有協同應變行為。

發電紗線在拉伸、彎曲、扭曲等應變下，內部兩類材料間發生電子轉移，可產生毫瓦級的輸出功率。

能源織物檢測外部低頻振動，收集低頻振動的能量，轉換成電能。

可以多色彩、不同形狀以及文字圖案顯示的柔性電致變色薄膜。

多色彩電致變色纖維，通電之后會有顏色變化。

軟體致動器，在光、熱、濕度等外界刺激下，將外界能量轉換為機械能，變換不同的形狀。該功能可用于機器人抓舉物體、行走等自動化行為。

電致變色纖維。

研究人員使用工業級的織樣機將發電紗線進行編織，得到了具有彈性的發電織物，其同樣具有兩棲工作的能力。

研究還同時發現，發電紗線亦可與其他市售纖維如尼龍纖維、聚丙烯腈纖維等共同編織，紡織品的透汽性、舒適性、發電功率便可有效調控。

現在，研究人員已經可以穿著發電織物制成的“能源衣”，展示其為電子設備鋰電池充電、驅動無線信號傳輸系統、捕捉人體運動姿態等功能。

東華大學材料學院王宏志教授課題組師生合影。