科技日報記者 張夢然

美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究團(tuán)隊開發(fā)出一種創(chuàng)新制造方法，通過優(yōu)化靜電紡絲纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，顯著提升了其在電子應(yīng)用中的性能。這項技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域的一次飛躍，也為開發(fā)自供電智能服裝、健康監(jiān)測及可持續(xù)能量收集技術(shù)帶來了革命性的突破。

新技術(shù)的核心在于一種名為聚偏二氟乙烯—三氟乙烯（PVDF-TrFE）的聚合物。這種材料輕質(zhì)、柔韌，以其獨特的鐵電、壓電及熱釋電特性而著稱，能夠在受到壓力、彎曲或溫度變化時產(chǎn)生電荷，從而為自供電傳感器提供了可能。

研究人員通過調(diào)整聚合物溶液的濃度和分子量，改善了纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得材料無需高壓處理或復(fù)雜的后續(xù)處理，即可實現(xiàn)低成本、可擴展生產(chǎn)。

該材料的首個應(yīng)用是制造口罩。由于這種材料能攜帶電荷，可有效吸引并捕獲空氣中的細(xì)菌和病毒，為佩戴者提供更高級別的防護(hù)。這僅僅是其潛力的冰山一角，該材料在傳感器和能量收集器領(lǐng)域同樣展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

在此基礎(chǔ)上，未來的服裝能夠?qū)崟r監(jiān)測穿戴者的心率、血壓等健康指標(biāo)，甚至在運動時通過收集人體動能來為電子設(shè)備充電。這種材料的布狀質(zhì)地使其比傳統(tǒng)塑料傳感器更加舒適，能夠直接融入服裝中，實現(xiàn)真正的“智能穿戴”。此外，由于靜電紡絲技術(shù)非常適合生產(chǎn)大片材，這對于構(gòu)建高效的能量收集系統(tǒng)尤為重要。

研究團(tuán)隊正積極探索通過后續(xù)處理進(jìn)一步優(yōu)化材料性能的方法。目前，靜電紡絲板材的多孔結(jié)構(gòu)雖然有利于空氣流通和輕量化設(shè)計，但通過加熱和壓力使其致密化，可以進(jìn)一步提高材料的靈敏度和能量輸出效率，為未來的應(yīng)用開辟更多可能性。

總編輯圈點

這項研究中，我們看到了人機交互與日常物品智能化的未來場景：將功能強大的傳感與能量收集能力直接“編織”進(jìn)衣物中。這意味著電子設(shè)備不再局限于屏幕與外殼，而是融入生活本身，成為我們身體的延伸。這不僅極大提升了可穿戴設(shè)備的舒適性與實用性，更開啟了“無感監(jiān)測”的新時代——健康數(shù)據(jù)可在日常活動中被持續(xù)、無擾地采集，為個性化醫(yī)療和疾病早期預(yù)警提供堅實基礎(chǔ)。它真正實現(xiàn)了科技與人類生活的無縫融合，也搭建了未來物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。