통기성, 유연성, 내구성으로 유명한 섬유는 웨어러블 기기를 위한 최적의 기질로 등장하여 기술을 의류에 완벽하게 통합한다. 수많은 응용 분야 중에서 색상 변화 섬유는 인간과 컴퓨터를 연결하는 인터페이스로 눈에 띄며 통신, 내비게이션, 의료 및 사물 인터넷(IoT) 분야의 발전을 약속한다.

화중과학기술대학교(Huazhong University of Science and Technology)와 난징대학교(Nanjing University)의 연구진은 광변색성 및 고분자 광섬유에서 영감을 얻어 획기적인 다색의 균일하게 발광하는 광변색성 섬유를 개발했다. 대량 생산 가능한 열 연신 방법을 활용하여 과학자들은 섬유 구조 설계의 다양성을 달성하여 웨어러블 기술의 새로운 시대를 열었다.

투과 손실과 인위적인 결함으로 인해 문제가 있는 상용 발광 섬유와 달리, 새로 고안된 광변색 섬유는 섬유 내에 세심하게 통합된 독립적인 도파관 덕분에 빛 투과 시 균일한 밝기를 보장한다. 도광 내부 층에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 사용하고 외부 층에 형광 복합 재료를 통합함으로써 동축 구조는 내부 전반사를 촉진하고 파장 변환 효과를 활용하여 포괄적인 발광을 달성한다.

독창적인 디자인은 결합된 코어 레이어의 밝기를 부분적으로 조정하고 포화 흡수 효과를 활용하여 과도한 빛 누출을 완화함으로써 단일 섬유 내에서 색상 변조를 정밀하게 제어할 수 있다. 연구진은 섬유 구조와 RGB 색상 혼합 원리의 최적화를 통해 색상 스펙트럼을 확장하고 다양한 색상의 도광 코어 레이어와 형광 물질을 캡슐화하여 색상 조절 및 최적화 기능을 향상시켰다.

기능성 소재를 보호하고 내구성을 보장하기 위해 안정적인 열가소성 폴리머 소재가 섬유 외부에 완벽하게 통합되어 밀봉 및 보호기능을 제공한다.

연구원들은 “이 섬유는 기존의 봉제 및 편직 기술을 통해 일상복에 완벽하게 통합되어 유연하고 착용 가능한 대화형 인터페이스에 대한 혁신적인 경로를 제공합니다.”라고 말했다. "이러한 혁신은 개인정보 보호 문제를 해결할 뿐만 아니라 스마트 시티, 스마트 홈, 인간-컴퓨터 인터페이스 및 건강 모니터링 분야의 혁신적인 애플리케이션을 위한 길을 열어줍니다."

산업용 열 연신 공정을 사용하면 최대 100m의 발광 섬유를 준비할 수 있어 사이클 시간이 연장되고 비용이 많이 드는 기존 방법의 한계를 극복할 수 있다. 이 방법은 섬유 산업 내에서 급증하는 광변색 섬유 수요를 충족시켜 웨어러블 기술의 혁신을 촉진할 준비가 되어 있다. 작성자: Impact Lab