納米衣

清晨第一縷陽光徐徐灑進窗沿，枕巾上的鬧鈴便叮叮地響起。你伸了個懶腰爬起，瞄了一眼睡衣袖口上顯示的今日天氣。你順手撈起床邊的起居服，摸到衣角的顯示屏，手指飛快滑動，各大品牌新出的衣服圖案輪番刷刷顯示。指尖一定，個性的T恤設計已顯示在你的衣服上。廚房里飄出了咖啡香，你還緊盯著窗簾，看美女主持人為你播放早間新聞。換了運動服去跑步，短褲的口袋里為你記錄著行進的速度與距離，上衣則在你汗流浹背時緩緩降溫……這些似乎存在于科幻故事里的情節，也許不久將來到你我身邊。

智能織物將不僅僅在時尚業中大展拳腳。想象一下，硝煙彌漫的戰場上，軍裝將可與指揮部的電腦相連，隨時傳遞士兵的位置與受傷信息，為救援傷兵爭取更多的時間。化學實驗室中，操作人員的白大褂可隨時更新環境中微生物、化學藥品污染與輻射指標，提供更多保護。這些智能織物甚至可以為行人監控空氣中的污染物，隨時測量心臟病人的生理指標。除了作為人們日常穿著的衣物，智能織物的技術還可更廣泛運用于許多工程制造業中，如柔性電池、超級電容器、超導直線電機、氫能儲存系統等。長久以來被稱為“夕陽行業”、以技術門檻低為名的紡織業，即將迎來其高科技的春天。

想讓你的衣服變成iPad？ 這需要將織物變成電子設備，配備以傳感器與電池等部件。天然的棉毛絲麻纖維，自然無法追趕上高科技的步伐。高分子工業的迅速發展，也無法使尼龍或粘膠纖維的電學性能變得出神入化。而傳統的導電材料——金屬則顯得沉重笨拙、冰冷堅硬。誰也不愿意每日穿得像鋼鐵俠一般行走生活。

碳納米管的問世，使新材料的前景煥然一新。這種中空細管由石墨碳原子形成蜂窩般的六角結構并環繞而成，直徑不過1納米——相當于把一根頭發分成10萬根。這些肉眼不可見的細管卻是十八般武藝匯集一身。它們的強度遠勝于鋼鐵，熱傳遞則遠超于銅。同時它們還擁有非常優秀的導電性能。通過控制碳納米管的尺寸與結構，它們的導電性能可與金屬或半導體相媲美。然而，如何將這些瑣碎細小的碳納米管“織就”成衣衫？科學家們費盡心思，嘗試了各種方法。

2008年，密歇根大學化學工程系教授Nicholas Kotov將碳納米管倒入導電高分子溶液中，然后不斷將棉紗浸入溶液并取出晾干。這使得碳納米管均勻分布于棉紗表面，并牢牢與纖維結合，為棉紗表面鍍上了導電材料。為了證實棉紗可以導電，Kotov在兩根棉紗間架起了電路，發光二極管竟神奇地熠熠發光。這表示織物已經可以承擔相當大的電流，在技術上是一個很大的突破。Kotov更在溶液中添加了可與人類血清白蛋白反映的物質。他發現，棉紗間通過的電流與白蛋白數量有關聯。這個技術進展為制造監控傷員的軍服邁進了一大步。

斯坦福大學材料科學與工程系副教授崔屹則希望制造“紡織電池”。他將碳納米管制成“墨水”。將織物浸泡于這種“墨水”中，碳納米管附著于織物表面，交錯的纖維為電流形成導電的通路，使織物呈現良好的導電性能。即使將織物折疊、彎曲、洗滌，碳納米管也不會脫落。這種新型織物可以儲存能量，預示著新一代柔性電池的模樣。這種“紡織電池”質輕價廉，可迅速充放電，也許有朝一日，它們將可以驅動一些日常的小裝置。然而，它儲存的能量總量并不高，也許無法滿足人們的需求。

德克薩斯大學納米技術中心教授Ray Baughman試圖解決這個問題——為纖維鍍粉末。粉末的表面積大，可以實現更高的存儲密度。然而粉末易脫落，也無法經受洗滌。Baughman另辟蹊徑，先培育出一片碳納米管“森林”，用管軸將其碾成一個50納米厚的納米管網，在其表面噴涂粉末。納米管網的空隙困住了粉末，使其無法自由行動。這些納米管網隨即旋轉加捻成紗，再與棉或毛紗混織，形成導電性能優異的超導織物。這種智能織物不僅耐洗耐揉搓，還擁有自潔功能。

如今，美國化學制造商Lintech與碳納米管紡織制造公司Nanocomp都已經瞄上了這些新技術。他們正積極與科學家們展開合作，希冀有進一步的技術突破。也許不遠的將來，我們便可以穿上這些智能織物，在電子時代里走得更遠。

摘自科學松鼠會http://songshuhui.net