신소재: 무전기 발광 섬유의 성과가 사람과 환경을 변화시킨다

발광섬유로 짠 옷을 입으면 전통적인 발광섬유는 늘 칩과 전지를 떠날수 없다. 이로 하여 상응한 방직제품은 부피가 더욱 크고 분량이 더욱 무거워 부드럽고 가볍게 만들기 어렵다.

최근, 동화대학 과학연구팀은"과학"에 재미있는 론문을 발표했다.그들은 무선 에너지 수집, 정보 감지 및 전송 등의 기능을 갖춘 새로운 스마트 섬유를 개발했습니다.이런"블랙 테크놀로지"섬유는 대기 중에 소모되는 전자기 에너지를 모아 전기 신호를 생성할 수 있으며, 추가 전원이 필요 없고, 인체가 가볍게 건드리기만 하면 빛을 발할 수 있다.

전통적인 강성 반도체 소자나 플렉시블 필름 부품 등에 비해 스마트 섬유로 짜여진 전자 방직품은 통기성과 부드러움이 더 좋아 이상적인 웨어러블 기기 담체이다.

이번에 ≪ 과학 ≫ 에 발표된 성과도 지능섬유분야에서 거둔 결실이다.

현재 세계의 스마트 섬유 개발은 대부분 이른바'폰 노이만 아키텍처'에 기초하고 있는데, 즉 실리콘 기반 칩을 정보 처리의 핵심으로 각종 전자 섬유 기능 모듈을 개발하는데, 예를 들면 신호 수집의 센싱 섬유, 신호 전송의 전도 섬유, 정보 표시의 발광 섬유, 에너지 공급의 발전 섬유 등이다.비록 이런 기능모듈은 조합하여 직물형태로 제조할수 있지만 칩과 전지에 대한 의존성이 강하고 직물의 부피, 중량과 강성이 비교적 크므로 방직품의 기능성과 쾌적성에 대한 사람들의 수요를 동시에 만족시키기 어렵다.

이번에 동화대학 과학연구팀은"비폰 노이만 아키텍처"의 신형 스마트 섬유를 선구적으로 제기하여 에너지 수집, 정보 감지, 신호 전송 등 기능을 단일 섬유에 통합하고 짜임을 통해 칩과 배터리에 의존하지 않는 스마트 방직품을 만들었다.

작은 직물을 전자파 발사 장치 옆에 놓으면 직물에는 스마트 섬유로 만든 격자 모양의 자수가 있다.이 자수를 손가락으로 가볍게 그으면 테트리스처럼 반짝이는 광점이 보인다.

이런"인체결합"의 신형의 에너지상호작용메커니즘은 자신도 모르는 사이에 아무런 추가에너지소모도 없이 신형의 섬유를 발광시켜 발전할수 있다.

섬유소재변성국가중점실험실(동화대) 연구원은"이 섬유는 의류의류, 천예장식 등 일용방직품에 응용할 수 있다.인체와 접촉할 때, 그들은 발광을 통해 시각화된 센싱, 인터렉션 심지어 하이라이트 조명을 진행하며, 동시에 인체의 다른 자세 동작에 독특한 무선 신호를 생성하고, 나아가 스마트 가전 등 전자 제품에 대해 무선 원격 조종을 진행할 수 있다.이런 새로운 기능들은 전자제품의 응용장면을 확장하고 심지어 사람들의 지혜생활방식까지 개변시킬수 있다.»

"과학" 은 미국 일리노이대학 어바나-샴페인분교 및 매사추세츠공과대학의 전문가들을 초청하여 이 성과에 대해 평론보도를 진행했으며 평론은 론문과 같은 시기에 발표되였다.

평론은 다음과 같이 지적했다. 이 성과는 사람과 환경 및 사람과 사람 사이의 상호작용방식을 개변시킬수 있으며 기능성섬유의 개발 및 지능방직품의 부동한 분야에서의 응용에 중요한 계발적의의가 있다.기초연구면에서 이 지능섬유와 방직품은 사람들의 일상활동을 교란하지 않고 자신도 모르게 신체촉각수치를 대규모로 채집할수 있기에 인체와 외부의 상호작용과정에서의 물리정보를 더욱 능률적이고 편리하게 수집할수 있어 인체물리상호작용연구기초모델의 발전을 촉진할수 있다.

동화대학교 선진기능재료과제팀은 줄곧 지능섬유재료와 부품의 연구에 진력해왔다. 2012년에 그래핀전도섬유를 연구한 것을 시작으로 2016년에 전기변색섬유를 연구개발한 후 2018년에 첫 전기변색과 전기발전섬유 생산라인을 구축하여 최종적으로 연속화, 규모화 제조를 실현하였다.그 후 팀은 연속적으로 제조할 수 있는 센싱 섬유, 발광 섬유, 온도 조절 섬유......일련의 성과는 스마트 섬유 분야의 연구를 심화시키는 데 기초를 다졌다.

"다음 단계에서는 이 신형 섬유가 공간에서 에너지를 더 효과적으로 수집하고 이를 통해 디스플레이, 변형, 연산, 인공지능 등 더 많은 기능을 구동할 수 있는 방법을 깊이 연구할 것이다.가까운 미래에 스마트 의류가 더 많은 일을 할 수 있고 사람이 더 강해질 것이며 환경에 더 나은 적응성을 가질 것으로 믿는다"고 이 과제팀 팀장,섬유재료변성국가중점실험실 교수 왕굉지는 이렇게 말했다.