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每年丟棄的15萬(wàn)噸服裝和其他紡織品中，只有不到92%被回收利用，部分原因是它們很難分類。由密歇根大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的用廉價(jià)光子光纖制成的編織標(biāo)簽可以改變這一點(diǎn)。

(資料圖片僅供參考)

“這就像直接編織到服裝面料中的條形碼，”UM材料科學(xué)與工程教授，先進(jìn)材料技術(shù)研究的通訊作者M(jìn)ax Shtein說?！拔覀兛梢远ㄖ乒饫w的光子特性，使它們?nèi)庋劭梢?，只有在近紅外光或任何組合下才能讀取。

普通的標(biāo)簽通常不會(huì)持續(xù)到服裝的使用壽命——它們可能會(huì)被剪掉或清洗，直到難以辨認(rèn)，無標(biāo)簽的信息可能會(huì)消失。如果將標(biāo)簽編織到織物中，回收可能會(huì)更有效，在需要讀取之前不可見。這就是新纖維可以做到的。

回收商已經(jīng)在使用近紅外分揀系統(tǒng)，根據(jù)其天然存在的光學(xué)特征識(shí)別不同的材料——例如，水瓶中的PET塑料在近紅外光下看起來與牛奶罐中的HDPE塑料不同。不同的織物也具有不同的光學(xué)特征，但Shtein實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，該研究的主要作者Brian Iezzi解釋說，由于混紡織物的普遍存在，這些簽名對(duì)回收商的用途有限。

“要使真正的循環(huán)回收系統(tǒng)發(fā)揮作用，重要的是要了解織物的精確成分 - 棉花回收商不想為70%聚酯制成的服裝付費(fèi)，”Iezzi說。“自然光學(xué)特征不能提供這種水平的精度，但我們的光子光纖可以。

該團(tuán)隊(duì)通過將Iezzi和Shtein的光子專業(yè)知識(shí)(通常應(yīng)用于顯示器，太陽(yáng)能電池和光學(xué)濾光片等產(chǎn)品)與麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)紡織功能相結(jié)合，開發(fā)了該技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)室致力于將光子特性整合到與大規(guī)模生產(chǎn)兼容的工藝中。

他們從預(yù)制棒(一種由數(shù)十層交替層組成的塑料原料)開始完成任務(wù)。在這種情況下，他們使用了丙烯酸和聚碳酸酯。雖然每一層都是透明的，但兩種材料的組合會(huì)彎曲和折射光線，以產(chǎn)生看起來像顏色的光學(xué)效果。這是賦予蝴蝶翅膀閃閃發(fā)光的基本現(xiàn)象。

瓶坯被加熱，然后機(jī)械地拉入一根細(xì)如頭發(fā)的纖維鏈中——有點(diǎn)像太妃糖。雖然制造工藝方法與用于制造聚酯等傳統(tǒng)合成纖維的擠出技術(shù)不同，但它可以生產(chǎn)相同的數(shù)英里長(zhǎng)的纖維束。然后可以使用紡織品制造商已經(jīng)使用的相同設(shè)備處理這些股線。

通過調(diào)整材料的組合和拉動(dòng)預(yù)制棒的速度，研究人員調(diào)整了纖維以產(chǎn)生所需的光學(xué)特性并確?？苫厥招?。雖然光子光纖比傳統(tǒng)紡織品更昂貴，但研究人員估計(jì)，它只會(huì)導(dǎo)致成品成本的小幅增加。

“光子光纖只需要占一小部分 - 僅占成品服裝的1%，”Iezzi說?！斑@可能會(huì)使成品的成本增加約25美分 - 類似于我們都熟悉的那些使用和護(hù)理標(biāo)簽的成本。

Shtein說，除了使回收更容易之外，光子標(biāo)簽還可以用來告訴消費(fèi)者商品的制造地點(diǎn)和方式，甚至驗(yàn)證品牌產(chǎn)品的真實(shí)性。這可能是為客戶增加重要價(jià)值的一種方式。

“隨著手機(jī)等電子設(shè)備變得越來越復(fù)雜，它們可能有能力讀取這種光子標(biāo)簽，”Shtein說?！八晕铱梢韵胂笠粋€(gè)未來，編織標(biāo)簽對(duì)消費(fèi)者和回收商來說都是一個(gè)有用的功能。