棉花制成计算机


  法国,意大利和美国的一些研究人员,正在用晶体管编织棉料,可带来焕然一新的计算技术。美国康奈尔大学实验室(Cornell University)的新闻称,可穿戴计算技术正在经历新的转折。这些晶体管是由棉纤维制成,康奈尔大学纺织品纳米技术实验室(Textiles Nanotechnology Laboratory)正在进行研究,可以使用服装收集、监控和传递信息。

  预想的最终用途包括,用衣服测量污染物,消防制服检测危险化学品,T恤可以显示信息,医用服装可监测心率和汗水,商业环境中的地毯可测量过敏原或湿度。

  该小组已经用棉花纤维制成晶体管。他们使用的方法是一种完全不同的做法,不是把感应器或处理器连接到完全制成的服装上。

  相反,他们是把信息检索设备直接编织进面料。纺织品纳米技术实验室着重结合纺织科学与纳米科学的新兴领域。

  在他们的研究中,为了使纤维导电,研究小组给每根纤维涂上黄金纳米粒子,再涂上一层薄薄的聚乙撑二氧噻吩 (PEDOT)薄膜,就是聚(3,4 - 乙烯基)[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)],这是一种导电聚合物。

  报道说,研究证明,这种纤维导电性是平纹棉布的一千倍,而且比未经处理的纤维稍微僵硬,但更有弹性品质。

  研究小组证明了这种棉花的电导率,他们使用了一个简单的电路;他们把一端连接到电池,另一端连接到一个发光二极管(LED)。

  安纳里萨•邦菲戈廖(Annalisa Bonfiglio)是意大利卡利亚里大学(Giorgio Mattana)电气和电子工程系教授,他的学生乔治•马塔纳(Giorgio Mattana)在伊萨卡实验室(Ithaca lab)研究棉花,邦菲戈廖说,总的来说,棉花处理采用这些不同的物质,不是很复杂,可媲美着色材料。

  他补充说,在不久的将来,这种研究最现实的应用,可能是用于可穿戴式传感器。

  胡安•辛奈斯特洛扎(Juan Hinestroza)是康奈尔大学纺织实验室主任,他说,可以带来“相当不错的计算能力”,只要考虑一下,例如,T恤有多少根纤维,有多少互连点处于面料纬线和经线之间。

  他的工作没有白费,有些人看到一些新的方法,可以把电子产品整合到传统的纺织品中。 辛奈斯特洛扎已筹集到一些基金,来自联邦和州政府机构,以及工业财团,用以研究如何利用纳米现象,制造多功能纤维。

  可穿戴式传感器是最实际的短期应用,在更远的未来,可能会扩展到其他很多方面。

  这篇论文题为《有机电子产品采用天然棉纤维》(Organic electronics on natural cotton fibres),发表在2011年12月的《有机电子》(Organic Electronics)上。文中说,在纳米尺度改进天然棉纤维,采用保形涂料黄金纳米粒子,沉积薄层导电聚合物聚(3,4 -乙烯基)(聚乙撑二氧噻吩),结合这两种工艺,用以增加纯棉纱电导率。这种创新方法特别是为了制造两种类型的设备:无源器件如电阻,就是采用导电棉纱制成,还有两种有源器件,就是有机电化学晶体管(OECTs)和有机场效应晶体管(OFETs)。详细的电气和机械分析,我们已经做过,分析处理过的棉纱,表明它们可用作导体,仍可保持良好的柔韧性。这项研究开辟了一条途径,可以真正集成有机电子产品与传统纺织技术和材料。