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  活性折紙結構織物（AFO）能在外界刺激下實現可逆形變，在智能紡織品和軟體機器人等領域展現出獨特優勢。當前主要挑戰在于復雜AFO結構的精確控制與規模化生產。本研究提出了通過數字化刺繡磁性紗線實現AFO的策略，即通過紡織工程技術規�；苽淞思婢吒叽艑�、機械強度和柔韌性的磁性紗線，并采用數字化刺繡技術將其編程為預定義的折紙結構圖案，構建出功能穩定的AFO。制備的AFO在磁場作用下可實現表面粗糙度調控、線性致動和動態熱管理等多種功能，為可穿戴設備和智能結構等應用提供了創新解決方案。

  2025年6月17日，文章以“Active Fabric Origami Enabled by Digital Embroidery of Magnetic Yarns” 為題發表在Advanced Materials上。文章的第一作者為李海瓊碩士，通訊作者為蒲俊宏博士。文章通訊單位為香港理工大學智能可穿戴系統研究院、香港理工大學時裝及紡織學院。

可刺繡磁性紗線的制備

  基于羰基鐵粉(CIP)的高磁導率及低矯頑力和高密度聚乙烯(HDPE)的優異紡絲性能，通過熔融共混技術制備將HDPE與CIP復合，通過優化工藝參數成功制備出高填充量（70 wt.%）且可紡性良好的磁性復合材料。采用熔體紡絲與后拉伸工藝提升纖維力學性能，隨后將四根磁性纖維加捻成紗，并經熱定型處理獲得最終磁性紗線。該磁性紗線具有良好的可加工性，可直接通過數字化刺繡機縫制到織物基底上。這種可刺繡磁性紗線為開發智能紡織品提供了關鍵材料基礎。

圖一大規模生產可刺繡磁性紗線及其用于制備數字化刺繡圖案

磁性紗線的各向異性行為

  制備的磁性紗線具有明顯的磁各向異性，平行和垂直于其長度方向的磁化曲線不同，飽和磁化強度達120.5 emu g^?1。獨立磁性紗線在磁場中與磁場方向以非平行任意角度放置時均受磁扭矩作用，最終紗線與磁場對齊，此時紗線在所處磁場中磁能達最小值。

圖2 磁性紗線的磁化曲線及其驅動

磁性織物鉸鏈的折疊機制

  通過數字化刺繡磁性紗線制備了磁活性織物鉸鏈作為折紙結構織物的基本工作單元，由兩塊對稱的矩形磁性織物（間距3mm）集成在聚酯布基底上。在垂直磁場作用下，磁性織物產生的磁矩使鉸鏈能在窄磁場范圍（0-275 mT）內實現大角度折疊（20°-151°），實驗與有限元模擬結果高度吻合。該鉸鏈結構經多次洗滌后仍保持折疊性能，并在1000次連續驅動疲勞測試中表現穩定。

圖三磁活性織物鉸鏈結構及其驅動性能

磁性AFO

  基于具有優異折疊性能和耐久性的磁活性織物鉸鏈，構建了多種可編程變形的磁驅動AFO。首先，設計了經典的Miura-ori結構的AFO，由九個特定排列磁性紗線的磁活性織物單元組成，在交變垂直磁場作用下在展開與折疊結構間可逆切換，導致織物表面粗糙度隨磁場強度（0-345 mT）在1.25 mm至1.88 mm范圍內連續變化，其對應特征頂點角的范圍為118°至81°。其次，設計了基于Kresling折紙的管狀線性致動器，其在磁場驅動下可從25 mm壓縮狀態展開，產生15 mm軸向位移。此外，還構建了仿生3D花朵AFO，在350-0 mT磁場調控下實現從花蕾到綻放的動態模擬。

圖四磁性AFO結構的設計及其驅動性能

活性間隔織物的熱管理調控行為

  該研究進一步設計了具有三維結構的磁活性間隔織物，通過在兩個非磁性織物之間采用鞭縫線跡工藝縫合磁性織物面板，構建織物摩擦鉸鏈。該間隔織物能在無外力作用下保持穩定的立/倒形態，并通過磁場實現立/倒形態快速切換（~0.2秒），無需持續施加磁場，單次驅動切換能耗僅55.76 J。熱管理測試表明：在60℃恒定熱源條件下，磁活性間隔織物立態（15mm厚度）時，通過滯留空氣層實現76.05×10^?3 Km2W?1熱阻，頂層織物表面溫度為28℃；而在倒態（3mm厚度）時，熱阻降至36.59×10^?3 Km2W?1，頂層織物表面溫度為45℃。通過形態切換，熱阻可動態調節2.1倍。相較于傳統溫度/濕氣/電熱響應織物數秒級的響應速度，該設計兼具快速響應和穩態節能特性，且具備耐水浸性能，為可穿戴動態調溫服裝和智能隔熱紡織品提供了新方案。

圖五立/倒可切換的活性間隔織物的結構及其熱調控性能

  本研究通過數字化刺繡技術將磁各向異性紗線集成到織物中，開發出磁場控制的可逆折疊的AFO。設計和展示了如Miura-ori結構、Kresling管狀線性致動（行程15 mm）和3D仿生花朵。特別地，設計的活性間隔織物可在約0.2秒內實現立/倒狀態切換，展現出2.1倍熱阻可調性和，為動態個人熱管理（如自適應服裝）提供了創新解決方案。另外，磁性紗線的規�；苽渑c折紙紡織技術的結合，拓展了磁性紡織材料和結構其在柔性機器人、可穿戴設備及自適應結構中的應用潛力。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503948