普通纤维晋升全能纤维的关键一步

近来人们开始关注半导体光纤的潜在应用，它结合了光电子和半导体两方面优点。将通常无法直接编织的材料制成织物，使纤维也能作为一种微型固态化学反应器。这也创造了更多机会，可以看作是迈向“全能纤维”的重要一步。

除了照明装饰领域之外，光纤在许多方面的应用都是看不见的，如传感器之类的，描述起来十分枯燥，不过现在终于到了让我们眼前一亮的时候。

盐水太妃糖和智能纺织品有什么共通之处？直到最近，美国麻省理工学院的科学家们发现了一种可以“拉”的纤维，这种纤维的制造过程类似于太妃糖。二极管是现代电子设备中的核心元件，麻省理工大学研究人员成功制造出了一种具有二极管功能的精细纤维，并提供了一种将普通自旋半导体材料拉成纤维的工艺技术，有望给未来的高精电子设备和光子设备开辟一条制造新途径。

像太妃糖一样的材料拉丝新方法

目前在宽带通讯领域，大部分光纤用纤维拉丝技术来生产，但这些技术会受到材料的限制，只有在合适温度下才能将所用材料拉成丝。而新研究成果展示了在拉丝过程中将新材料合成复合纤维的方法，包括那些熔点高的普通纤维。

在拉丝之前需要准备一种粗加工的预成品，比如一个较大的玻璃棒，类似于所生产纤维的特大号模型。把该预成品加热，让它变得像太妃糖一样柔软黏稠，然后拉成纤维。虽然材料的尺寸要比预成品小很多，但组成成分保持不变。我们所用的预成品中包含了硒、硫、锌和锡，还涂上了一层高分子材料，拉丝过程是在260摄氏度中完成的，而结合这些材料形成的纤维包含了硒化锌，这种化合物的熔点高达1530摄氏度，具有非常重要的电学属性和光学属性。包含硒化锌的复合纤维能作为光子线路，就像传统电路中的电子流动，只不过把电子换成了光束。

以前所有关于纤维拉丝的方法，对我们所用的新材料都不起作用。只有用新方法、新材料才能拉丝成型。最后的成品纤维很简单，但却有二极管半导体设备的功能，能够单向导电。此前的二极管都无法用这种方法制造。

研究还表明，也可以用以前从未考虑过的其他材料来组合拉成纤维。因为纤维材料的物理结构和在预成品中是一样的，我们最终有望利用这些纤维自身的结构，组合出更多更复杂的电路。这种纤维可以作为光线、温度或其他环境下的传感器，还能用于纺织，比如制造太阳能电池织物。

一根纤维可以精细到什么程度

新研究起始于“一根纤维可以精细到什么程度”这个最基本的问题。最近几十年里，人们在制造各种形式的电子设备方面取得了很大进步，但在整体的功能性、纤维精度与织造技术等方面却少有进展，还在用人类早期发明的形式。新研究有望使纤维拉丝也成为一种人工合成新材料的绝佳途径。

研究人员制造出了15种各不相同的纤维二极管设备，如果进一步研究还可能得到上百种，最终能把它们互相连接起来形成电路。

近来人们开始关注半导体光纤的潜在应用，它结合了光电子和半导体两方面优点。将通常无法直接编织的材料制成织物，使纤维也能作为一种微型固态化学反应器。这也创造了更多机会，可以看作是迈向“全能纤维”的重要一步，能产生、传播、传感并控制光子、电子以及声子。

光纤开发之初，仅用于汽车照明灯的控制和装饰。现在则主要用于医学、装饰、汽车、船舶等方面，以显示元件为主。在通信和图像传输方面，光纤的应用日益增多，工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传感器等。