目前，先进纺织工程材料正在逐渐替代传统材料。导电纺织品、3D纺织品、智能纺织品、防弹纺织品和为医疗应用设计的纺织品（体内/体外、植入/非植入）以及各种技术正在成为纺织科技发展的新前沿。功能新颖的、创新型纺织材料在医疗保健、国防、个人防护设备、个人通信等应用领域已经显示出了巨大的发展潜力。

    科技、绿色、时尚正在成为我国纺织工业的新定位和新标签，而从纤维、面料等原料入手，快速实现产业升级正在成为一项紧迫而十分重要的任务。为了更好了解全球原料发展科技动态，推动先进纺织工程材料以及智能纺织产业发展，CHINA TEXTILE 特别策划了“材访”系列报道。“他山之石可以攻玉”，我们希望能够将全球范围内的一些智能纺织知识和初级应用普及给大家，也希望这些努力能够对广大从业者有所帮助。

　　音痴变歌唱家、运动员成绩开挂，“机器人”纤维到底有多神？

　　不久前，国际计算机用户界面软件与技术协会举行了一场线上会议，会上有篇论文引起高度关注，该研究由瑞典战略研究基金会支持，麻省理工学院、瑞典皇家理工学院、瑞典乌普萨拉大学等学者共同完成。

    美国麻省理工学院和瑞典的研究人员开发出一种新型纤维，取名“万方纤维”（OmniFiber），也被称为“机器人”纤维。据悉，由这种纤维制成的服装有助于歌手和运动员在训练中更好地呼吸，也有助于术后病人恢复正常的呼吸指标。

    这种多层结构纤维中心有一个流体甬道，通过射流系统激活给流体媒介如空气或水加压释放至甬道内，从而控制纤维的几何形状，功用性视同人工肌肉。纤维内置可延展的传感器，用于监测和测量纤维的伸张度。最终成品的复合纤维轻薄而伸展灵活，足以通过常用的生产设备进行缝制，适用于梭织或针织服装。

    这种“机器人”纤维的尺寸非常窄小，采用的并非昂贵的材料，极易织成多种面料，而且外层采用普通涤纶，亲肤性好。而且，它的快速响应时间以及它可以传递的力的强度和种类允许使用触觉进行训练或通过远程通信的快速反馈系统处理。

    麻省理工学院访问博士生、研究助理艾弗萨尔说，市面上现有的人工肌肉纤维有明显缺点，一是由于是热感激活，当纤维接触皮肤时易产生过热；二是热能效率低，通过艰苦费力的训练过程才能获得热能。这些现有的人工肌肉纤维主导的系统的反应和恢复时间都缓慢，大大地限制了及时可用性。

    在对材料进行实际应用初始测试时，研发团队用其制作了一件内衣让歌手穿上，用以监测呼吸时肌肉的运动状况。研究者们让歌手身穿“机器人”纤维制作的服装进行演唱，实时记录着由内置于服装的张力传感器所传出的运动数据，采集的数据随之被传输至相应的触觉反馈系统。通过电脑反馈的肌肉运动数据，歌手可以调整演唱时的姿势和呼吸，以求最佳的发声表现。

    尽管这次实验是在声学语境下进行的，但是也可以采用相同方法对成绩突出的运动员的各种行动进行检测并激活处在运动中的肌肉群，以此帮助运动员在给定条件下最好地控制呼吸。除了帮助歌手和运动员，科学家们希望将“机器人纤维”制成的服装帮助经重大手术或是患过新冠肺炎等呼吸疾病的病人重获健康的呼吸状态。这种衣疗有望成为睡眠呼吸暂停综合症的替代疗法。

    从生理学角度讲，呼吸本身实际上非常复杂。由万方纤维制作而成的服装内设有分离的模块，这样可以监测穿戴者吸、呼气时不同的肌肉群并可以重复所监测到的各自动作，针对性激发各自肌肉群的活动。

    当谈及可穿戴服装与激活面料的互动时，张力传感与信息反馈一体化尤为重要。艾佛萨尔说，她计划继续努力，不期将推出电子控制和压缩空气供给，结构微型化等系统。未来几个月，她计划用她的系统进行实验，用这种方法将一位歌唱家的技能传授给一位无经验的演唱者，并且还会继续探索开拓出不同种类的运动实践，包括编舞和跳舞等。

    The new fiber architecture has a number of key features. Its extremely narrow size and use of inexpensive material make it relatively easy to structure the fibers into a variety of fabric forms. And, its fast response time and the strength and variety of the forces it can impart allow for a rapid feedback system for training or remote communications using haptics (based on the sense of touch).

    “我真的想要以一种可触知的形式来掌握这种技能。我们最终能够把所希望实现的制动触感和模式呈现在纺织品中，能够记录并重现从一位专业的歌手生理机能产生的复杂的运动状态，能够将它转换到一位非专业歌手、一位新的学员身体中。我们不只是从一位专业人士身上捕捉这种知识，而是能够以触觉方式转移这种知识给正在学唱歌的新手。”

    参加该项研究的藤原浩石井先生表示，他能预见到这种技术广泛的用途。人人都需要呼吸。呼吸对唱歌至关重要，对术后及患有呼吸道疾病病人的恢复大有帮助。除了调节呼吸外，对训练其它类型的肌肉运动也有一定作用。通过穿戴这种纤维制成的服装，参加奥运的运动员可以监测自己的肌肉运动情况，从而达到提高技能水平的目的。