EPFL的科学家们发现了一种快速简单的方法来制造超弹性、多材料、高性能的纤维，这种纤维已经被用作机器人手指和衣服上的传感器。科学家小组称，这种方法为新型智能纺织品和医疗植入物打开了大门。

“这是一种全新的感知方式，”他们说。EPFL开发的微型纤维由弹性体制成，可以与电极和纳米复合聚合物等材料结合。这种纤维可以检测到哪怕是最轻微的压力和应变，在恢复最初的形状之前可以承受近500%的变形。所有这些都使它们成为智能服装和假肢的完美应用，以及为机器人创造人工神经的完美应用。”

这些光纤是由EPFL的光子材料和光纤器件实验室（FIMAP）开发的，该实验室由工程学院的法比恩·索林（Fabien Sorin）领导。科学家们提出了一种快速简便的方法，将不同种类的微结构嵌入超弹性纤维中。例如，通过在战略位置添加电极，他们将光纤变成超灵敏传感器。此外，他们的方法可以在短时间内生产数百米的纤维。

加热，然后拉伸

为了制造光纤，科学家们采用了热拉伸工艺，这是光纤制造的标准工艺。他们首先创建了一个宏观预制件，各种纤维组件以精心设计的3D模式排列。然后，他们加热预制件，像熔化的塑料一样将其拉伸，制成直径为几百微米的纤维。在这个过程中，组件的模式纵向延伸，横向收缩，这意味着组件的相对位置保持不变。最终的结果是一组纤维具有极其复杂的微结构和先进的性能。

“到目前为止，热拉伸只能用于制造刚性纤维，”该大学解释道。“但是索林和他的团队用它来制造弹性纤维。在选择材料的新标准的帮助下，他们能够识别出一些加热时具有高粘度的热塑性弹性体。纤维拉拔后，它们可以拉伸和变形，但它们总是恢复到原来的形状。”

刚性材料，如纳米复合聚合物、金属和热塑性塑料，以及容易变形的液态金属，可以被引入纤维中。“例如，我们可以在纤维顶部添加三串电极，在底部添加一串电极。不同的电极将根据压力施加到纤维上的方式进行接触。这将导致电极传输信号，然后读取信号以确定纤维暴露在何种应力下——例如，压缩或剪切应力，”Fabien Sorin说。

机器人的人工神经

在与Oliver Brock教授（柏林工业大学机器人与生物实验室）合作时，科学家们将它们的纤维整合成机器人手指作为人工神经。每当手指接触到物体时，纤维中的电极就会传送机器人与其环境的触觉交互信息。研究小组还测试了在大网眼服装中添加纤维以检测压缩和拉伸。“我们的技术可以用来开发一种直接集成到服装中的触摸键盘，”索林补充道。

研究人员说，他们看到了许多其他潜在的应用。特别是由于热拉伸工艺可以轻松调整以实现大规模生产。这对制造业来说是一个真正的利好。纺织行业已经表示对这项新技术感兴趣，并已申请专利。

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