能報告士兵傷情的紗線

俊　林

在許多科幻故事里都有這樣的場景，交戰雙方的士兵穿著一種電子戰服，這種軍裝可將電子信號傳輸到指揮部的電腦中，指揮官通過電腦信號指揮自己的軍隊。士兵受傷后，其傷情可立即轉換成電子信號傳送到指揮中心，指揮官可以馬上得知士兵約翰遜踝關節骨折或下士凱萊已失血1.2L。盡管這種場景只在科幻小說中出現，但類似的場景很快也能出現在現實中。研究人員已發明出一種能檢測血液并立即發出電子信號的棉纖維。

智能紡織品可以滿足不同的需求，只需要改變適當的條件就可以達到相應的特性，例如軍裝和醫用服裝要求的抗菌、抗化學腐蝕和防輻射性等。制造商看到了這種材料所帶來的巨大商業潛力，例如發熱、抗皺、除臭等性能。具備這些功能的材料本身已經存在，但是這些材料存在笨重、僵硬或實際使用復雜等缺陷。所以制造商的目標是發明一種輕型材料，這類材料易于編織、高度耐磨、能夠導電、可傳導電子信號等。

由美國密歇根州大學化學工程師尼古拉斯?科托夫帶領的研究小組已找到一種帶碳納米管材的棉線衣料，這種衣料可實現這些功效。其納米管由圓柱狀碳分子組成，這些碳分子由獨特蜂窩狀排列的原子組成。由于這些材料的機械強度和導電性能，它們被視為萬能納米材料。碳納米管復合材料通常被制成堅實結構或板材，不過它們同樣適合制作各種輕便材料，如導電薄膜和電子墨水，通過稀釋碳納米管溶液即能獲得。

很多電子設備，如平板顯示器，就是由碳納米管紗線制成。不過編織這些可能只有1/1000mm厚度的紗線需要非常復雜的工藝并且其造價相當昂貴。通過增加相應厚度制造具有導電功能的服裝并不現實。然而，科托夫博士和他的同事們在《納米通訊》的報道中介紹了一種向普通棉線中添加碳納米管的簡單過程。這種棉線比通常的碳納米管厚，但編織起來比較容易。研究人員將碳納米管分散在稀釋的氨基苯甲酸溶液、聚合物和乙醇的混合物中；然后，將直徑1.5mm的棉線反復浸漬在稀釋液中，每次浸漬間歇讓纖維徹底干透。這樣做使碳納米管能夠覆蓋到每一根纖維上，并緊緊附著在纖維鏈表面。經過這種處理后碳納米管整齊地沿纖維軸緊密排列，增加了電子連接的可行性。科托夫博士發現，經過反復浸漬后的棉線，其導電能力甚至可以用來作為鋰光源的傳輸線。

在進一步的測試中，研究人員在浸泡液中加入了一種能與人體血液主要成分——血清白蛋白進行反應的材料。然后，他們浸漬了更多的棉花纖維，然后讓電流通過含有不同白蛋白的纖維。他們發現這些棉線對白蛋白很敏感，并且能夠檢測出血液并發出電導率信號。研究人員提出這種材料可用于檢測出血情況，如果將這種材料用于軍用服裝，便可幫助監測身穿這種戰服的戰士的健康狀況—— 就如科幻小說中所預言的一樣。

（據英國媒體《經濟學家》最新資料http://www.economist.com/science/tm/displaystory.cfm?story_id=12756435 ）