- 可變形面料由海藻、蝦殼和明膠製成，能在接觸水時改變形狀。
- 這些面料可將手機轉變為按摩墊，開創可穿戴電子產品的新可能性。
- 蔡博士的團隊利用編織機設計出複雜結構的面料，展示了創新的編織技術。
- 團隊還開發了 SkinLink，能在幾分鐘內組裝皮膚安裝的電子設備。
美國的研究人員設計了可變形的面料，這些面料由海藻、蝦殼和明膠製成的紗線組成，能在接觸水時膨脹、拉伸或溶解。這些紗線是由康奈爾大學人本設計助理教授兼混合體實驗室主任的蔡心琉博士及其學生開發的。這項研究導致了 AquaWeave 系列的面料，這些面料能變形成管、襟翼和圓頂。蔡博士認為，這些發現為可穿戴電子產品和人機界面創造了新的可能性，包括能夠物理改變形狀以執行各種任務的裝置。
她強調，這一概念代表了一個重要的研究領域。她補充道：「假設您的智能手機能改變形狀，可能現在它是手機的形狀，但稍後您希望它為您提供頸部按摩。那麼它就可以變形成按摩墊。」
可變形面料的設計特性
可變形面料的概念源於蔡博士和她的團隊注意到其實驗紗線的最初缺陷。最初看似嚴重的缺陷，實際上卻可以轉化為有用的設計特性。他們首先測試了每種可生物降解的紗線如何對不同條件作出反應。例如，基於海藻的紗線在接觸液體時會膨脹；蝦殼紗線在酸性條件下會拉伸，而明膠紗線則會完全溶解。蔡博士和她的團隊接著探索了不同的編織模式如何利用這些特性，這使得他們能夠設計出形狀改變的面料，其中一些在紗線溶解時會發展出開口。
為了將這一概念付諸實踐，團隊與經驗豐富的編織工合作，使用一台計算機控制的 TC2 提花機，這是一種大約與大型立式鋼琴相當的數字編織機。它能夠編織出帶有電路、接線和可生物降解紗線的複雜結構。一位編織工利用海藻紗線的膨脹特性設計出了一種肋狀紋理；另一位則生產出一種能夠捲曲成圖案的面料，而第三位則開發出一種三層面料，能夠變形以顯示其內部結構。蔡博士讚揚了這些編織工的技藝，她表示：「我們喜歡看到外行人如何有創意地使用這些生物紗線。
我們也從他們身上學到了很多，這種跨學科的交流有助於推進這一領域。」
傳統工藝與現代技術的結合
蔡博士分享了她對傳統工藝的興趣，並提到這一興趣源於 2018 年她在日本京都參觀一個擁有 1,200 年歷史的西陣織工坊。該工坊目前由第九代織工經營，啟發她探索古老技術如何改善現代可穿戴技術。她的團隊後來轉向一種稱為西班牙蕾絲的古老技術，開發出 WovenProbe，這是一種類似繃帶的裝置，能夠追蹤手部動作。它包含七個微型電路板，通過三十多根線路編織在面料中。
該方法在手指關節周圍創造了開口，使佩戴者能夠自由活動手部。
蔡博士的實驗室還開發了 SkinLink，這是一種模塊化工具包，使研究人員能夠在幾分鐘內組裝皮膚安裝的電子設備。這些設備可以檢測摔倒、改善姿勢，甚至在黑暗中照亮人的面孔。蔡博士在一份聲明中表示：「這是一個非常精密的編織過程。使我們能夠做到這一點的是借鑒了許多可追溯到幾個世紀前的編織模式，以解決這些穿戴設備的一些問題，並以舒適的方式在身體上放置電路。」主要作者朱靜雯博士，現為加州大學戴維斯分校的助理教授，於 11 月 4 日在底特律的 ACM UIST 2026 會議上展示了這項研究。
可變形面料對可穿戴技術的影響
可變形面料的研究展示了材料科學與可穿戴技術的融合潛力。這些面料不僅能在不同環境中改變形狀，還能為日常設備帶來創新功能，提升使用者體驗。蔡博士的團隊善用傳統編織技術，將古老工藝與現代需求結合，開發出適應性強的電子設備，這對未來的可穿戴技術發展具有深遠的意義。