Начало > Новини > Съдържание
Компютри в дрехите ви? А Milestone за носене електроника
Aug 22, 2018

Изследователите, които работят за разработването на носене на електроника, са достигнали до крайъгълен камък: могат да израстват веригите в плат с прецизност от 0,1 мм - идеалният размер за интегриране на елементите в електрониката като сензори и устройства за компютърна памет в дрехите.

С този напредък изследователите от Държавния университет в Охайо направиха следващата стъпка към дизайна на функционални текстилни дрехи, които събират, съхраняват или пренасят цифрова информация. При по-нататъшно развитие технологията може да доведе до ризи, които действат като антени за вашия смартфон или таблет, тренировъчни дрехи, които следят вашето фитнес ниво, спортно оборудване, което следи представянето на спортистите, превръзка, която казва на лекаря колко добре тъканта под него е лечебна или дори гъвкава пластмасова капачка, която усеща дейност в мозъка.

Последният въпрос е този, който разследва Джон Волакис, директор на Лабораторията по електрология в Охайо, и учен-изследовател Асимина Киурти. Идеята е да се направят мозъчните импланти, които са в процес на разработване, за лечение на състояния от епилепсия към пристрастяване, по-удобни, като се елиминира необходимостта от външно окабеляване на тялото на пациента.

"Революция се случва в текстилната индустрия", каза Волакис, който също е председател на "Рой и Лоис", професор по електротехника в Охайо. "Ние вярваме, че функционалните тъкани са способна технология за комуникация и наблюдение - а един ден дори медицински приложения като изображения и здравен мониторинг".

Наскоро той и Kiourti усъвършенстваха патентованата си технология за производство, за да създадат прототип на облеклото за част от цената и за половината от времето, както можеха само преди две години. С новите патенти в очакване те публикуват новите резултати в дневника IEEE антени и безжични пропаганда писма.

В лабораторията на Volakis функционалните текстилни изделия, наричани още "е-текстил", са създадени отчасти върху типична шевна машина - такава, каквато занаятчиите и любителите на тъканите могат да имат вкъщи. Подобно на други съвременни шевни машини, той бродира конеца в тъкан автоматично въз основа на модел, зареден чрез компютър. Изследователите заменят нишката с фини сребърни метални жици, които веднъж бродирани се чувстват същите като традиционните нишки на допир.

"Започнахме с технология, която е много добре позната - машинна бродерия - и ние попитахме как можем да функционализираме бродираните форми? Как да ги накараме да предават сигнали на полезни честоти, като например мобилни телефони или сензори за здраве? ", Каза Волакис. "За първи път постигнахме точността на печатни метални платки, така че нашата нова цел е да се възползваме от прецизността, за да включим приемници и други електронни компоненти".

Формата на бродерията определя честотата на работа на антената или веригата, обясни Киурти.

Формата на една широколентова антена, например, се състои от повече от половин дузина взаимосвързани геометрични форми, всеки по-голям от един нокът, които образуват сложен кръг на няколко сантиметра. Всяко парче от кръга предава енергия с различна честота, така че те покриват широк спектър от енергии, когато работят заедно - оттук и възможностите за широколентов достъп на антената за мобилен телефон и достъп до интернет.

- Формата определя функцията - каза тя. "И вие никога не знаете каква форма ще имате нужда от една молба до следващата. Така че ние искахме да имаме технология, която да може да изработи всяка форма за всяко приложение. "

Първоначалната цел на изследователите, добави Киуро, беше само да увеличи прецизността на бродерията колкото е възможно повече, което наложи да се работи с фина сребърна жица. Но това създава проблем, тъй като фините проводници не могат да осигурят толкова повърхностна проводимост, колкото дебели кабели. Така че те трябваше да намерят начин да работят фината нишка в плътности и форми на бродерии, които ще увеличат повърхностната проводимост и по този начин производителността на антената / сензора.

Преди това изследователите са използвали сребърно покритие от полимер с резба с диаметър 0,5 мм, като всяка нишка, състояща се от 600 дори по-фини нишки, се извиват заедно. Новите нишки имат диаметър 0,1 мм, направени само със седем нишки. Всяка нишка е мед в центъра, емайлиран с чисто сребро.

Те купуват тел от макарата на цена от 3 цента на крак; Киорти изчисли, че бродирането на една широколентова антена като тази, упомената по-горе, консумира около 10 фута нишка, при цена на материала от около 30 цента на антена. Това е 24 пъти по-евтино, отколкото когато през 2014 г. Волакис и Киурти създадоха подобни антени.

Отчасти намаляването на разходите идва от използването на по-малко конци за бродерия. По-рано изследователите трябваше да подреждат по-дебелия конец на два слоя, един върху друг, за да направят антената достатъчно силен електрически сигнал. Но като усъвършенства техниката, която тя и Волакис развиха, Киурти успя да създаде новите, прецизни антени само в един бродиран слой от по-фината нишка. Така че процесът отнема половината време: само около 15 минути за широколентовата антена, посочена по-горе.

Тя също е включила някои техники, общи за производството на микроелектроника, за добавяне на части към бродирани антени и вериги.

Една прототипна антена изглежда като спирала и може да бъде бродирана в дрехи, за да се подобри приемането на сигнал за мобилен телефон. Друг прототип, изтеглена антена с интегриран чип RFID (радиочестотна идентификация), вградена в каучук, отнема приложенията за технологията отвъд дрехите. (Последният обект е част от проучване, направено за производител на гуми.)

Още една верига напомня логото "О" на Охайо, с непроводими червени и сиви конени, бродирани сред сребърните жици ", за да докажат, че електронните текстилни продукти могат да бъдат както декоративни, така и функционални", каза Киурти.

Те могат да бъдат декоративни, но бродираните антени и вериги действително работят. Тестовете показват, че бродирана спирална антена, измерваща приблизително шест инча в предаваните сигнали при честоти от 1 до 5 GHz с почти перфектна ефективност. Изпълнението показва, че спиралата би била подходяща за широколентов интернет и клетъчна комуникация.

С други думи, ризата на гърба ви може да ви помогне да увеличите приемането на смарт телефона или таблета, който държите - или да изпращате сигнали на устройствата си със данни за здравето или атлетичното представяне.

Работата се вписва добре в ролята на Охайо Каунти като основен партньор на Advanced Functional Fabrics of America Institute, национален център за производствени ресурси за индустрията и правителството. Новият институт, който се присъединява към около 50 университета и индустриални партньори, беше обявен по-рано този месец от американският министър на отбраната Аштън Картър.

Съвременните материали на Syscom в Колумб осигуряват конците, използвани в първоначалната работа на Волакис и Киурти. По-фините нишки, използвани в това проучване, бяха закупени от швейцарския производител Elektrisola. Изследването се финансира от Националната научна фондация, а Охайо ще лицензира технологията за по-нататъшно развитие.

Дотогава Волакис изготвя списък за пазаруване за следващата фаза на проекта.

- Искаме по-голяма шевна машина - каза той.

Оригиналната статия идва от iconnect007