无需芯片的发光纤维实现触觉与视觉的互动反馈

智能纺织品长期面临功能性和穿戴舒适性的矛盾：传统发光纺织品依赖刚性电子元件和复杂布线，影响柔软度、透气性和洗涤耐久性；而现有发光纤维多采用双电极结构（如经纬交织、同轴缠绕等），存在电极外露、易失效、有安全隐患等问题，且常需额外信号处理电路。本文提出的TouchLumi纤维突破了这些限制。它采用单电极同轴结构，由导电内芯、高介电常数的PVDF-HFP/钛酸钡（BaTiO₃）中间层和铜离子掺杂硫化锌（ZnS:Cu²⁺）发光外层构成。其核心原理是‘电容耦合+电场局域增强’：当手指接触纤维表面时，人体与发光层之间形成界面电容，由于中间介电层的介电常数远高于发光层，电场被强力约束并集中于发光层内部，从而在低至3伏（两节干电池）电压下高效激发局部高亮度发光。这一过程无需控制芯片、调制电路或外部电磁场，实现了‘触摸即发光’的闭环感知-反馈。该纤维可连续规模化生产（实验室速度达60米/小时），直径约360微米，强度达53.2兆帕，经50次标准机洗后亮度仍保持稳定，完全兼容数码刺绣与大尺寸织机编织。实测显示：干燥状态下空间分辨率达100微米，响应/衰减时间仅约0.7毫秒（比同类材料快约1000倍）；湿润手指触碰可扩大发光区域，实现前侧可见的直观反馈；浸水后更可无需触摸，仅靠人体电容即可激活全图案显示。研究团队已将其应用于多种场景：用湿手指选择性点亮预设图案（如‘SOS’）、多点同步交互、运动轨迹实时追踪，以及一款可‘边按边看’的纺织键盘——轻触26个字母即可完成信息输入与光学输出，为失语症、神经退行性疾病及术后康复患者提供了无需精细动作控制的直观视觉沟通新途径。此外，该纤维还可拓展用于智能伤口敷料（渗液变光报警）或防护装备（液体泄漏定位），真正将‘触觉—视觉’闭环集成于日常织物之中，兼具工业可行性、安全性和人文关怀。