纳米衣

清晨第一缕阳光徐徐洒进窗沿，枕巾上的闹铃便叮叮地响起。你伸了个懒腰爬起，瞄了一眼睡衣袖口上显示的今日天气。你顺手捞起床边的起居服，摸到衣角的显示屏，手指飞快滑动，各大品牌新出的衣服图案轮番刷刷显示。指尖一定，个性的T恤设计已显示在你的衣服上。厨房里飘出了咖啡香，你还紧盯着窗帘，看美女主持人为你播放早间新闻。换了运动服去跑步，短裤的口袋里为你记录着行进的速度与距离，上衣则在你汗流浃背时缓缓降温……这些似乎存在于科幻故事里的情节，也许不久将来到你我身边。

智能织物将不仅仅在时尚业中大展拳脚。想象一下，硝烟弥漫的战场上，军装将可与指挥部的电脑相连，随时传递士兵的位置与受伤信息，为救援伤兵争取更多的时间。化学实验室中，操作人员的白大褂可随时更新环境中微生物、化学药品污染与辐射指标，提供更多保护。这些智能织物甚至可以为行人监控空气中的污染物，随时测量心脏病人的生理指标。除了作为人们日常穿着的衣物，智能织物的技术还可更广泛运用于许多工程制造业中，如柔性电池、超级电容器、超导直线电机、氢能储存系统等。长久以来被称为“夕阳行业”、以技术门槛低为名的纺织业，即将迎来其高科技的春天。

想让你的衣服变成iPad？ 这需要将织物变成电子设备，配备以传感器与电池等部件。天然的棉毛丝麻纤维，自然无法追赶上高科技的步伐。高分子工业的迅速发展，也无法使尼龙或粘胶纤维的电学性能变得出神入化。而传统的导电材料——金属则显得沉重笨拙、冰冷坚硬。谁也不愿意每日穿得像钢铁侠一般行走生活。

碳纳米管的问世，使新材料的前景焕然一新。这种中空细管由石墨碳原子形成蜂窝般的六角结构并环绕而成，直径不过1纳米——相当于把一根头发分成10万根。这些肉眼不可见的细管却是十八般武艺汇集一身。它们的强度远胜于钢铁，热传递则远超于铜。同时它们还拥有非常优秀的导电性能。通过控制碳纳米管的尺寸与结构，它们的导电性能可与金属或半导体相媲美。然而，如何将这些琐碎细小的碳纳米管“织就”成衣衫？科学家们费尽心思，尝试了各种方法。

2008年，密歇根大学化学工程系教授Nicholas Kotov将碳纳米管倒入导电高分子溶液中，然后不断将棉纱浸入溶液并取出晾干。这使得碳纳米管均匀分布于棉纱表面，并牢牢与纤维结合，为棉纱表面镀上了导电材料。为了证实棉纱可以导电，Kotov在两根棉纱间架起了电路，发光二极管竟神奇地熠熠发光。这表示织物已经可以承担相当大的电流，在技术上是一个很大的突破。Kotov更在溶液中添加了可与人类血清白蛋白反映的物质。他发现，棉纱间通过的电流与白蛋白数量有关联。这个技术进展为制造监控伤员的军服迈进了一大步。

斯坦福大学材料科学与工程系副教授崔屹则希望制造“纺织电池”。他将碳纳米管制成“墨水”。将织物浸泡于这种“墨水”中，碳纳米管附着于织物表面，交错的纤维为电流形成导电的通路，使织物呈现良好的导电性能。即使将织物折叠、弯曲、洗涤，碳纳米管也不会脱落。这种新型织物可以储存能量，预示着新一代柔性电池的模样。这种“纺织电池”质轻价廉，可迅速充放电，也许有朝一日，它们将可以驱动一些日常的小装置。然而，它储存的能量总量并不高，也许无法满足人们的需求。

德克萨斯大学纳米技术中心教授Ray Baughman试图解决这个问题——为纤维镀粉末。粉末的表面积大，可以实现更高的存储密度。然而粉末易脱落，也无法经受洗涤。Baughman另辟蹊径，先培育出一片碳纳米管“森林”，用管轴将其碾成一个50纳米厚的纳米管网，在其表面喷涂粉末。纳米管网的空隙困住了粉末，使其无法自由行动。这些纳米管网随即旋转加捻成纱，再与棉或毛纱混织，形成导电性能优异的超导织物。这种智能织物不仅耐洗耐揉搓，还拥有自洁功能。

如今，美国化学制造商Lintech与碳纳米管纺织制造公司Nanocomp都已经瞄上了这些新技术。他们正积极与科学家们展开合作，希冀有进一步的技术突破。也许不远的将来，我们便可以穿上这些智能织物，在电子时代里走得更远。

摘自科学松鼠会http://songshuhui.net