自適應服裝 讓未來換季免換衣

編譯/韋士塔 |2023.11.04
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編譯/韋士塔

麻省理工學院(MIT)的研究人員開發一種可編程(programmable)的變形纖維,能隨著溫度升高而收縮,溫度降低時則自行伸長,不需搭配任何嵌入式感測器或其他硬體;一旦相關技術成熟,未來有望不須在不同的季節更換外套,只要有一件使用這種自適應( self-adaptive)材料製作的衣物,就能靠其隔熱功能在寒冬時保持溫暖。

麻省理工學院媒介實驗室(MIT Media Lab)有形媒介研究小組的研究生福爾曼(Jack Forman)表示,他們開發的纖維稱為「FibeRobo」,生產成本並不昂貴,只需使用現有的紡織技術就能製造,包括織布機、刺繡及工業針織機,不須另外使用新型設備,且可以大量生產。因此,設計人員能夠輕鬆地把FibeRobo的感測功能應用於各種織物。

此外,FibeRobo也能與導電電線搭配,當電流通過時,導電線就成為加熱元件,透過這種方式讓纖維變形,並透過遠端資訊控制紡織品的形狀,例如:根據心率感測器的讀數產生變化。

福爾曼說:「除了一般的服裝,許多物品也使用紡織材料,例如飛機使用強化纖維複合材料,國際太空站(ISS)使用紡織物阻擋輻射。多數物品所在的環境都會變化,但紡織品卻不會主動產生反應,我們的產品將可改變這一點。」

目前市面上已出現一些能變形的纖維,但功能不夠完整,多數僅停留在實驗室階段,無法應用於現實生活。

例如,一種稱為「變形合金」(shape-changing alloy)的纖維只能收縮約5%,且變形後不可逆轉,常在運作幾次後就失效;也有一款稱為McKibben的氣動纖維,需使用空氣壓縮機才能產生變化,實用性不足。

MIT的研究團隊嘗試開發一種能夠大幅變形,且與既有的紡織工藝相容的纖維;經過多次實驗,福爾曼與團隊選擇一種稱為液晶彈性體(LCE)的材料。液晶的分子能像液體一樣流動,但也能堆積成晶體。研究人員發現,隨著LCE材料升溫,晶體分子原本的排列被打亂,導致纖維收縮,但熱量消失後,分子會恢復原來的排列,材料也會恢復原來的長度。

研究團隊隨後測試不同的化學物質比例來合成LCE,進而控制纖維的特性,包括厚度及開始變形的溫度。此外,研究團隊也將製程改良,生產能在不燙傷皮膚的溫度內變形的LCE纖維,用來製造穿戴式的織物。

福爾曼強調,由於使用目前的設備即可生產LCE纖維,從化學合成到成品線軸過程約需要1天,可生產大約1公里長的纖維。他說:「這一點讓我們滿意,LCE纖維的製程相當簡單,但具有許多新功能,這讓我們大感振奮。研究團隊將持續探索其他製造機能性纖維的工藝,並調整纖維的化學成分,製造可回收或可生物降解的纖維。」

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