把触屏织进衣服：新加坡团队造出可洗涤的电子织物

屏幕几乎渗透进了我们生活的每个角落：手机、广告牌、各种小型可穿戴设备，甚至咖啡机和水杯上都能看到它们。如今，科学家把屏幕做进了一项更贴身的东西——衣服的布料本身。

新加坡国立大学（NUS）的研究团队找到了一种方法，能把看似普通的织物变成一块可交互的显示屏。这里说的并不是把一块屏幕嵌进衬衫里，而是布料本身就是屏幕：它可以播放视频、显示通知、测量体温，并在被触摸时作出响应。实现这一点的关键是一种特殊的压敏电子纤维，内部集成了微型 LED 芯片、电气连线以及一层触控感应层。每根纤维约 1 毫米粗、10 米长。

研究团队采用热拉制工艺，把数千个微电子器件集成到单根纤维中，并在仅 1 毫米粗、10 米长的丝线里做出了触控层与像素层（图片来源：National University of Singapore）

一块 96 × 54 像素的袖子

在演示样机中，研究人员把 54 根这样的纤维织进了衣袖的小臂部位。每根纤维包含 96 颗 LED，最终构成一块 96 × 54 像素、尺寸为 168 × 105 毫米的显示屏，刷新率 30 帧/秒，色深 8 位。按今天的标准来看这块屏幕的分辨率确实不高，但它已经能显示可辨识的图像、动画和简单的图形界面——而且它只是一截衬衫袖子。

除显示纤维之外，团队还利用柔性织物纤维集成了麦克风、扬声器和多种传感器。相关成果发表在《Nature》期刊上。

电子纤维是怎么做出来的

关键在于研究人员所称的“数字像素纤维”。每根纤维都是一条细长的柔性塑料丝，内含一排微型 LED 芯片、极细的导线和一层触控感应层。每颗 LED 都是一个独立像素，能发出不同颜色的光；导线负责供电，并把显示指令传给 LED。

LED 下方的一层结构负责感知触摸，当纤维被按压时，最近的像素会被点亮（图片来源：National University of Singapore）

要把这些电子元件塞进细如丝线的柔性载体，并不是一件容易的事。研究人员的做法是：先把数千颗微型 RGB LED 芯片排成一条直线，再沿它们布设多根极细的绝缘铜线；随后用可编程激光在需要连接的位置精确去除绝缘层，涂上焊料并加热，让熔化的金属只与裸露的铜面结合。借助这种方法，他们连接了 5000 多颗电子芯片，形成了 2 万多处电气连接。

完成布线与芯片连接之后，团队采用“热拉制”工艺把整个组件变成纤维：先将较大的聚合物结构加热软化，在不断送入 LED 条带的同时把它拉成更细更长的形态。这一过程让电子元件被包裹在透明柔性聚合物中，并在 LED 下方形成用于触控感应的导电层。

每根成品纤维本质上就是一条细长的数字显示器。LED 内部包含红、绿、蓝三种发光元件，通过调节亮度可以混合出不同颜色；控制器沿铜线发送数字指令，告诉每颗 LED 该显示什么颜色、亮度多少。每颗 LED 收到属于自己的指令后，会把剩余数据传给下一颗，从而让整排像素同时呈现不同的颜色与图案。

单根纤维工作正常后，下一步就是把它们组装成真正的触控屏。在原型中，54 根各含 96 颗独立可控 LED 的电子纤维被织进衣袖的小臂部分，构成一块可用的二维屏幕。

不止是屏幕，还是一整套传感器

除了触控显示，团队还用同样的工艺把多种功能纤维织入衣物，包括：用于语音指令与音频播放的麦克风和扬声器；检测运动与朝向的运动传感器；用于指南针功能的磁力计；监测体温的温度传感器；以及可根据环境光自动调整屏幕亮度的光线传感器。

这些组件组合起来，让这只袖子具备了不少早期智能手机的功能：带声音播放视频、响应语音指令、自动旋转显示方向，以及显示穿戴者的体温。

柔性显示、电子纺织和智能服装其实早已存在，但多数方案要么把电子元件贴在布料上，要么只集成了相对简单的传感与发光功能。而由电子纤维本身构成、具备可编程触控图形界面的衣物，尚属首次。

更值得一提的是耐用性：尽管内部塞满了电子元件，研究人员证明这种电子织物经受住 50 次机洗和 1000 次弯折后，显示与触控性能都没有明显衰减。在保持织物柔韧性与透气性的同时，把 5000 多颗芯片和 2 万多处电气连接集成进来，这一制造架构本身也是一项不小的成就。

新加坡国立大学设计与工程学院助理教授 Tural Khudiyev（右二）与团队成员：博士生 Heng Fu（右一）、博士生 Ziang Li（左二）、研究助理 Swetika Chaturvedi（左一）（图片来源：National University of Singapore）

能用在哪里，还差什么

潜在应用场景包括智能服装：直接显示通知、导航指引等信息，让用户不必再掏手机。在医疗健康领域，衣物可以持续监测体温、心率等生命体征，穿戴者能直接在衣服上查看并与自己的健康数据交互。

运动员可以用这类服装追踪运动表现；工业环境中的作业人员则能在袖子上接收安全警报和操作指引。研究团队还设想在未来的版本中引入人工智能，让衣物能够对穿戴者及其所处环境作出智能响应。

当然，短板也很明显：1 毫米粗的纤维对织物而言仍偏粗，显示分辨率按现代标准也相当低。

目前，研究人员正着手通过更小的电子元件和更细的纤维来提升分辨率，同时集成更先进的传感器与端侧 AI 能力。他们的最终目标是把显示、触控与智能处理整合到同一个纺织平台上，为这样一种衣物铺路：它能监测穿戴者、理解周围环境，并在需要时提供信息或帮助。

来源：National University of Singapore