半導體二極管是現(xiàn)代計算、通信和傳感的基本構件。因此，將其納入紡織品級纖維可以提高纖維的性能和功能，例如基于紡織品的通信或生理學監(jiān)測。然而由于加工技術方面的局限，到目前為止仍無法在熱拉伸纖維中實現(xiàn)高質(zhì)量的半導體二極管。

本文介紹了一種電力連接的二極管纖維可伸縮的熱拉伸技術。首先，構建一個宏觀的預成型坯，它將內(nèi)部的離散二極管內(nèi)置于中空通道結構旁，通過這些通道輸送導電銅絲或鎢絲。當預成型坯被加熱并拉成纖維時，導線就會接近二極管，直到它們進行電接觸，從而在單個纖維內(nèi)形成數(shù)百個并聯(lián)的二極管。發(fā)光二極管和p–i–n型光檢測二極管這兩種元件是實現(xiàn)該功能所必需的，元件間距需小于20厘米，并用纖維包層設計的透鏡進行光準直和聚焦。二極管纖維在十個機洗周期內(nèi)能較好地保持其性能，表明了這種方法與其在服裝應用上的相關性。為了證明這種方法的實用性，需在兩種包含接收器-發(fā)射器纖維的結構之間建立了一個三兆赫雙向光學通信鏈路。最后，用二極管進行心率的測量實驗也表明了它們在生理狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的應用潛力。同時，該方法通過增強在熱拉絲纖維中的元件密度和功能，為在纖維中實現(xiàn)越來越復雜的功能提供了一條途徑并呈現(xiàn)出光明的發(fā)展前景。

Michael Rein, Valentine Dominique Favrod,Chong Hou, Tural Khudiyev, Alexander Stolyarov, Jason Cox, Chia-Chun Chung,Chhea Chhav, Marty Ellis, John Joannopoulos& Yoel Fink

Naturevolume 560, pages214–218 (2018)