如果说手机是移动互联网时代的“入口”，那么信息时代的下一个“入口”是什么？显示器是现代电子产品的基本组成部分，你有没有想象过，有一天我们的衣服 “面料” 也能变成显示器？

长久以来，业界对于可穿戴技术的展望之一，就是能造出智能电子纺织品，期待它能为用户带来全新的产品交互体验，然而，具有功能性且能够呈现大面积显示效果的纺织品尚未实现，因为要获得既耐用又易于在大面积上集成的小型照明装置是一项严苛挑战。

复旦大学高分子科学系主任彭慧胜教授率领团队经过数十年研究，在国际上率先创建出织物显示器件，颠覆了人们对传统显示器件和纺织品的认知，他们又将纤维锂离子电池的能源密度提升了近两个数量级，引得汽车、新能源、生命健康等产业界人士纷至沓来。

在质疑声中坚持15年，创造“世界第一”

2008年留 学归国、入职复旦后，彭慧胜选择了一个科学家很少涉足的研究方向——纤维电子器件。当时在柔性电池领域，研发薄膜电池的科学家有很多，但很少有人研究纤维电池。衣服上的纤维可否蓄电、发光？可否变成柔性显示器？这些只存在于《三体》等科幻小说里的场景，成为彭慧胜的攻关目标。

“科学研究要有丰富的想象力，就像爱因斯坦所说，想象力比知识更重要。”谈及当年对科研方向的选择，彭慧胜深有感触地说。

与热门的薄膜电池研究相比，纤维电池这个研究方向几乎还没有人想到，技术挑战很大。比如要研发纤维聚合物锂离子电池，必须破解三个科学难题：一是把平面结构的平板锂离子电池转变成纤维结构，电场会变得不均匀，很难制备活性材料进行匹配；二是平板电池的电荷传输路径较短，而纤维电池的长度有几米、十几米乃至更长，如何确保电荷沿纤维长度方向进行有效传输至关重要；第三个科学难题，是在制备和使用过程中，纤维电池会自然形变，所以要确保活性材料在变形时不会脱落。

难度和挑战

近年来，显示设备已经从刚性面板发展到柔性薄膜。然而，电子纺织品的结构和制造工艺完全不同于传统的薄膜器件，例如目前用于构建柔性显示器的有机发光二极管（OLED）。

一方面，纺织品是由纤维编织而成的，会形成粗糙多孔的结构，因此才可以变形和贴合人体轮廓；而 OLED 则是通过在阴极和阳极电极之间沉积多层半导体有机薄膜制成，这些半导体有机薄膜通常放置在玻璃或塑料等平面衬底上。因此，当 OLED 附着在粗糙和可变形的纺织品表面上时，这些薄膜器件的性能往往很差或会随着时间的推移而很快失效。

另一方面，将有机薄膜沉积在适合织成柔性显示纺织品的纤维上也是非常困难的，因为这些薄膜太脆弱，无法承受编织过程中的交织摩擦，用于制造有机电致发光器件的常规方法也不适合大规模制造纤维电极。

更重要的是，由于 OLED 中的光发射依赖于阳极和阴极之间的载流子注入和传输，即便能织成经纱和纬纱也难以在电极和半导体层之间提供足够高质量的欧姆接触来照明。

用衣服给手机充电，我们对于科学的想象还是太保守了

曾经衣物的基本单位是纤维、基本功能是保暖，但在数字化转型的当下，纤维也可以向“电子”进化。

做电子纤维的想法源于彭慧胜在美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的经历，那时他无意中听说，NASA发射的星球探测车上太阳能板有可能被卡住，如果能将太阳能电池从硬的做成软的，有望解决这一难题。当时，很多科学家都在进军薄膜电池领域，年轻的彭慧胜却觉得科学不能跟随别人的步伐，他将目光投向了当时还少有人涉猎的纤维电池，特别是后来重点聚焦的纤维锂离子电池。

国际学术界长期有一个共识，纤维电池内阻随长度增加而显著增大，导致其无法实现高性能化与应用，15年来彭慧胜一直在质疑声中开展纤维电池研究。他坚持了下来，发现了纤维电池内阻随长度增加反而先降低后趋稳定，呈现独特的双曲余切函数关系，在此理论指导下构建的纤维锂离子电池，能量密度较过去提升了近两个数量级。

“我们按照纤维电池300微米来算，做成一件衬衣可以产生102866mAH电量，可以把52部智能手机充满电。用这种纤维锂离子电池做成的织物，就算水洗、火烧，都可以正常工作。”彭慧胜说。

对于工作，彭慧胜希望少受外界打扰，静下心来做研究，但是到2021年，彭慧胜团队在《自然》上发表了两篇相关论文，引起了人们的广泛关注。高性能纤维锂离子电池规模化制备被美国化学会评为 2021年度全球 10 项“顶尖化学研究成果”，并入选 2021 年“中国科学十大进展”和“10 项中国重大技术进展”。

成功之路一波三折，多年磨砺终有所收获

彭慧胜是湖南省邵阳县走出来的农村娃，他学习刻苦却遭遇高 考失利、满怀热情申请留 学却屡屡受挫、在异国他乡留 学时又遭遇飓风……但正是这一路走来的不易造就了他坚定沉稳的性格，那些磨难终将使他更加强大。

读书，特别是阅读历史、哲学、社科类的文学读物，是彭慧胜的乐趣之一。小时候，他的父亲就会带一些散文和小说回家，这些数量有限的读物激发了小彭慧胜想象力。在东华大学上学时，他的三个暑假都是在上海图书馆度过的。早上8点出发，带上一杯水和一块面包，在图书馆坐上一天，他几乎把图书馆里的名人传记、科学史等图书都看完了，这些“别人的故事”对培养他的科学直觉影响很大。现在，忙碌的彭慧胜每年还要看20多本书，徜徉书海让他获益无穷。

除了“读万卷书”培养的直觉，勤奋也是彭慧胜一次次战胜命运的关键。刚读研究生时，导师让他做阴离子聚合，这是一种需要在无氧无水环境下进行的一种反应，在当时条件下难度很大，也很难发论文。彭慧胜二话不说就去做了，他早上八点到实验室，下午三四点看结果，如果不成功再做一次，常常做到半夜12点。在办公室囫囵睡个觉，第二天继续。这样做了半年，才最终做出来。

“这种脚踏实地做事的感觉让我坚定了做科研的信心，我相信自己是能做好研究的。”他说。

教书育人编写教材，让一棵树摇动另一棵树

全柔性织物显示器件 作为人机交互的重要窗口，显示技术已成为信息化社会发展的推动力。当下，彭慧胜团队正迎来收获期，随着他的研究成果被越来越多人关注到，许多产业纷纷前来寻求合作。“如果每一根纤维具有不同功能，可以实现功能的定制，那么从能源系统到信息技术到物联网、人工智能、大健康，以及未来太空探测，它都将发挥重要作用。”他说。

或许在不远的将来，脑科学家可以利用发光纤维来对神经进行精准的多点的光刺激；患有黄疸的新生儿可以裹上发光毯进行蓝光治疗；显示器可以贴在衣物上，进行手机的一系列操作；无法说话的人可以将脑电波转录成的语言提示在织物上，就像看字幕一样与人交流……

除了尽快推动产业化，彭慧胜的另一个心愿是写作一本引以为豪的大学教材，这本教科书除了需要有扎实的知识点，还要让学生懂得如何创新、为何而学，希望在教学方面做更多事情。

“我现在最大的任务是培养学生，学生才是我们实验室的主力。”彭慧胜说。在他看来，研究工作最需要的两个品质是不顾一切的勇气和丰富的想象力。他希望以身作则，以他的经历去影响一批人，就像一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一个灵魂唤醒另一个灵魂。