东华大学在智能纤维领域取得多项突破性成果,涵盖无需插电发光、可吸收自放电缝合线、动态神经监测纤维等前沿方向,技术处于国际领先水平。
1.无需芯片与电池的智能发光纤维
东华大学材料科学与工程学院先进功能材料课题组在《科学》(Science)发表论文,研发出一种基于“人体耦合”能量交互机制的新型智能纤维。该纤维无需依赖芯片和电池,通过捕获环境中无处不在的电磁波能量,并以人体为导体形成回路,实现无线能量采集与信息感知。
结构设计:采用三层鞘芯结构,芯层为镀银尼龙纤维天线,中间为BaTiO₃复合树脂介电层,外层为ZnS复合树脂发光层。
功能表现:触碰即可发光,支持触控交互、织物显示及无线遥控家电,已具备量产能力。
应用前景:可用于智能服装、布艺装饰、高亮照明及人机交互系统。
2.可吸收自放电手术缝合线(BioES-suture)
联合上海市第六人民医院等单位,东华大学团队开发了一种体内可降解、能自发电刺激促进愈合的智能缝合线,成果发表于《自然·通讯》。
工作机制:利用微小肌肉收缩产生伏级电刺激,增强创面内源性电场,加速细胞迁移与增殖。
实验证据:动物模型显示伤口愈合加快,感染风险降低;Ki67阳性细胞比例显著上升,证实其促增殖作用。
临床进展:已进入临床试验阶段,未来将拓展为诊疗一体化智能缝合解决方案。
3.纤维“神经蚯蚓”(NeuroWorm)——动态脑机接口
东华大学与中科院深圳先进院合作,在《自然》(Nature)发表成果,推出全球首款可在体内“游走”的软性纤维神经接口。
核心技术:仿蚯蚓体节结构,单根200微米纤维集成60个离散电极与应变传感器,实现多点动态监测。
磁控导航:通过外部磁场控制其在组织内移动,避免多次手术植入。
长期稳定性:在大鼠肌肉中稳定工作超13个月,无明显排异反应,信号质量优异。
医疗价值:有望用于帕金森、阿尔茨海默病的早期预警与长期神经调控。
4.半导体纤维与智能系统集成
王刚研究员团队围绕“可纺—可刻—可集成”技术链条,在多个顶级期刊发表成果:
可纺:提出“剪切增强液晶纺丝”策略,制备高强度、高电化学性能的聚合物半导体纤维。
可刻:开发“超分子协同直接微光刻”技术,实现600 nm级精度、晶圆级高密度OECT集成。
可集成:构建全纤维基p–n互补逆变器,完成“感知—计算—显示”闭环验证,应用于健康监测与可穿戴计算。
5.高导电可拉伸纱线
覃小红教授团队在《自然·通讯》发表成果,提出“粘附–通道协同策略”,解决液态金属导电纱线易渗漏难题。
性能优势:在600%应变下电阻变化率仅0.703,耐弯折、扭曲、洗涤,适用于极端穿戴环境。
产业化潜力:为可穿戴电子设备提供核心导电材料支撑。