到目前為止,研究的重點是SRM如何以一種方式作出反應(yīng),或者改變形狀或顏色。但是要使SRM成為智能系統(tǒng)(如偽裝、仿生學(xué)和傳感器)真正有效的一部分,它們需要能夠?qū)Χ喾N刺激作出反應(yīng)。這就是滑鐵盧大學(xué)的研究人員介入的地方,他們創(chuàng)造了第一個對多種刺激作出反應(yīng)而改變顏色和形狀的智能織物。
研究人員使用類似于傳統(tǒng)織布機的設(shè)備,將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和熱致變色微膠囊(TMC)織在緯線上,將不銹鋼纖維和PET的混紡紗線織在經(jīng)線上。不銹鋼纖維使織物具有電性能,而PET則提供形狀記憶。
這種智能織物的交織結(jié)構(gòu)意味著它既堅固又有支撐力,同時又像普通織物一樣靈活柔軟,可以彎曲而不散開。
使用吹風(fēng)機加熱織物后,研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度從68°F(20°C)增加到140°F(60°C)時,織物的顏色均勻地從紫色變?yōu)樗{(lán)色。當(dāng)熱量被移除時,它迅速恢復(fù)到原來的紫色。
當(dāng)用電加熱織物時,它產(chǎn)生了同樣的顏色變化并改變了形狀,當(dāng)電關(guān)閉時又恢復(fù)到原來的形狀。研究人員可以通過對織物的特定部分通電,有選擇地激活該織物。
此外,該織物是由低電壓(20秒內(nèi)為5V)激活的,比以前的系統(tǒng)低。研究人員說,較低的電壓意味著這種織物可以用于較小的便攜式設(shè)備,如生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和環(huán)境傳感器。
該研究的通訊作者M(jìn)ilad Kamkar說:"通過對環(huán)境刺激(如溫度)的感知和反應(yīng)能力,這是一個概念證明,我們的新材料可以與環(huán)境互動,監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)而不破壞它們。"
鑒于其成本效益--使用的聚合物來自回收的塑料--研究人員認(rèn)為他們的新型智能織物有很大的前景。
Kamkar說:"僅作為一種可穿戴材料,它在人工智能、機器人和虛擬現(xiàn)實游戲和體驗方面幾乎具有無限的潛力。想象一下,在虛擬世界中感受到溫暖或一個物理觸發(fā)器引起更深入的冒險。"
研究人員計劃改進(jìn)這種織物的形狀記憶,使其適用于機器人領(lǐng)域。
這項研究發(fā)表在《小》雜志上,下面的視頻由滑鐵盧大學(xué)多尺度材料設(shè)計實驗室制作,展示了智能材料如何在電和熱的作用下改變顏色和形狀。