自從威廉·倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)X射線以來，X光技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷的基石，從牙齒檢查、骨折診斷到乳腺癌篩查都離不開它。然而，現(xiàn)有的X光成像系統(tǒng)主要依賴一種被稱為“閃爍體（scintillator）”的剛性無機(jī)材料，不僅笨重、不靈活，還常常需要患者配合擺出不自然的姿勢以適應(yīng)設(shè)備。

近日，《Science Advances》期刊發(fā)表的一項(xiàng)最新研究為這一困境帶來了突破性進(jìn)展。來自香港理工大學(xué)的許麗教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種全無機(jī)、可彎曲的新型“熒光面料”（metafabric scintillator），不僅柔軟、耐用，且性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有柔性材料。實(shí)驗(yàn)顯示，其X光到可見光的轉(zhuǎn)換效率是傳統(tǒng)柔性聚合物閃爍體的10倍，有望開辟可穿戴X光成像的新紀(jì)元。

“這項(xiàng)工作提出了一種全新的閃爍體系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，兼具高效能與柔性穿戴的雙重優(yōu)勢，”許麗表示。

研究團(tuán)隊(duì)采用了一種名為“溶膠-凝膠靜電紡絲（sol-gel electrospinning）”的技術(shù)，將傳統(tǒng)脆性的無機(jī)材料拉伸成超細(xì)纖維，成功轉(zhuǎn)化為可織造、可穿戴的面料。這一材料被命名為“X-Wear”，不僅具備良好的透氣性，還可裁剪成多種形態(tài)，未來可集成于衣物、護(hù)具甚至智能穿戴設(shè)備中。

在傳統(tǒng)成像中，X光照射到閃爍體材料時(shí)，會(huì)激發(fā)其內(nèi)部電子躍遷并釋放出可見光，再通過光電探測器轉(zhuǎn)化為電信號，最終形成圖像。材料的性能與其原子序數(shù)（Z值）密切相關(guān)：Z值越高，轉(zhuǎn)換效率越高。因此，過去柔性閃爍體普遍使用低Z值的有機(jī)材料或摻雜無機(jī)粉體聚合物，但其成像質(zhì)量遠(yuǎn)遜于如氧硫化鎵（Gd?O?S:Tb）或鈣鈦礦（CaTiO?）等剛性無機(jī)材料。

“X-Wear”的誕生打破了這一“柔性與性能不可兼得”的瓶頸，在維持高效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了柔性織物形態(tài)，是無機(jī)閃爍材料領(lǐng)域的一項(xiàng)重要突破。

盡管當(dāng)前成果主要是概念驗(yàn)證，尚未與柔性光電探測器實(shí)現(xiàn)一體化，研究團(tuán)隊(duì)也指出該材料在皮膚接觸安全性、成本控制和大規(guī)模制造方面仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

未來若能成功商品化，“X-Wear”不僅可以用于可穿戴X光醫(yī)療成像，還可應(yīng)用于移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備、輻射可視化監(jiān)測、核輻射環(huán)境防護(hù)等多個(gè)前沿領(lǐng)域，甚至可能成為個(gè)人防護(hù)服的新材料。

參考文獻(xiàn)：Li Xu et al, All-inorganic metafabric scintillators for conformally-flexible and wearable X-ray detection and imaging,?Science Advances?(2025).?DOI: 10.1126/sciadv.adv5537

編輯：王洪

排版：李麗