Dom > Novosti > Sadržaj
Рачунари у вашој одјећи? Милестоне за одвојиву електронику
Aug 22, 2018

Истраживачи који раде на развијању носивих електронских уређаја достигли су прекретницу: они могу да везу кругове у тканину с прецизношћу од 0,1 мм - савршену величину за интеграцију електронских компоненти као што су сензори и рачунарске меморијске уређаје у одјећу.

Са овим напредовањем, истраживачи Охајо Стате Университи су направили следећи корак ка дизајну функционалних текстила - одјећу која прикупља, чува или преноси дигиталне информације. Са даљим развојем, технологија би могла довести до кошуља који дјелују као антене за ваш паметни телефон или таблет, тренинг одјеће која надгледа ниво фитнесса, спортску опрему која прати перформансе спортиста, завој који вам говори како добро ткиво испод њега лечење или чак флексибилна капица тканине која осети активност у мозгу.

Та последња ствар је она коју истражују Јохн Волакис, директор лабораторије ЕлецтроСциенце у држави Охио и научни истраживач Асимина Киоурти. Идеја је да се имплантати мозга, који се развијају како би се лечили услови од епилепсије до зависности, што је лакше уклонити потребу за спољним жицама на телу пацијента.

"Револуција се дешава у текстилној индустрији", рекао је Волакис, који је такође предсједавајући Рои & Лоис Цхопе професор електротехнике у држави Охио. "Верујемо да су функционални текстили технологија која омогућава комуникацију и сензацију - а једног дана чак и медицинске апликације као што су снимање и праћење здравља."

Недавно су он и Киоурти рафинирали свој патентирани метод измишљања како би створили прототипне носиве предмете на само дио трошкова и за пола времена, као што су могли само прије двије године. Са новим патентима који су у току, они су објавили нове резултате у часопису ИЕЕЕ Антеннас и Вирелесс Пропагатион Леттерс.

У лабораторији Волакис, функционални текстилни производи, такође названи "е-текстил", делом су креирани на типичној машини за масажу - такав какав би радници и хобисти могли да имају код куће. Као и друге савремене машине за шивење, он се везује навојем у тканину аутоматски засновано на узорку који се учитава преко рачунарске датотеке. Истраживачи замењују нит са финим сребрним металним жицама које, након везивања, осећају исто као и традиционална нит на додир.

"Почели смо са технологијом која је врло добро позната - машински вез и - питали смо, како можемо функционализирати извезене облике? Како да их направимо да емитују сигнале на корисним фреквенцијама, као што су мобилни телефони или здравствени сензори? ", Рекао је Волакис. "Сада, по први пут, постигли смо тачност штампаних плоча од металне плоче, тако да је наш нови циљ да искористимо прецизност за уградњу пријемника и других електронских компоненти."

Облик везивања одређује учесталост рада антене или кола, објаснио је Киоурти.

Облик једне широкопојасне антене, на пример, састоји се од више од пола туцета геометријских облика који се међусобно повезују, сваки од њих је мало већи од ноктију, који чине сложен круг неколико центиметара преко. Сваки комад круга преноси енергију на другачијој фреквенцији, тако да покривају широк спектар енергије када раде заједно - стога је "броадбанд" способност антене за мобилни телефон и приступ интернету.

"Облик одређује функцију", рекла је. "И никада стварно не знате који облик ћете требати од једне апликације до другог. Тако смо желели да имамо технологију која би могла везати било који облик за било коју апликацију. "

Првобитни циљ истраживача, додао је Киурти, био је само да повећа прецизност везивања што је више могуће, што је захтевало рад са сјајном сребрном жицом. Али то је створило проблем, у томе што фине жице нису могле пружити што више проводљивости површине као дебеле жице. Тако су морали да нађу начин да се фино навојем обради у густине везивања и облике који би повећали проводљивост површине и, дакле, перформансе антене / сензора.

Раније су истраживачи користили полимерни навој сребра премазом пречника 0,5 мм, а свака нит од 600 чак и финија филамента укривена заједно. Нове навоје имају пречник 0,1 мм, направљен са само седам филамента. Свака филамента је бакар у центру, емајлиран чистим сребром.

Купују жицу за калем по цену од 3 цента по стопи; Киоурти је проценио да везивање једне широкопојасне антене, као што је горе поменуто, троши око 10 стопа нити, за материјалну цену од око 30 центи по антену. То је 24 пута јефтиније него када су Волакис и Киоурти створили сличне антене 2014. године.

У делу, уштеда трошкова долази од употребе мање навоја по везу. Истраживачи су раније морали да згубе дебљи тхреад у два слоја, један на врху друге, како би антена имала довољно јак електрични сигнал. Али префињењем технике коју су развили са Волакисом, Киоурти је успио створити нове, високо прецизне антене у само једном везеном слоју финије навоја. Дакле, сада процес траје пола времена: само око 15 минута за поменуту широкопојасну антену.

Такође је укључила и неке технике уобичајене за производњу микроелектронике како би додале дијелове везеним антеном и круговима.

Једна прототипа антене изгледа као спирала и може се везати у одјећу ради побољшања пријема сигнала мобилног телефона. Још један прототип, распрострањена антена са интегрисаним РФИД (радио-фреквенцијском идентификацијом) чипом уграђеном у гуму, узима апликације за технологију која се налази изван одјеће. (Други објекат био је део студије за произвођача гума.)

Још један круг личи на логотип Охио Стате Блоцк "О", са непроводним шкрлатним и сивим навојем везеним међу сребрним жицама "како би се показало да е-текстили могу бити декоративни и функционални", рекао је Киоурти.

Могу бити декоративни, али везене антене и кола заправо раде. Испитивања су показала да везана спирална антена мери приближно шест центиметара преко пренетих сигнала на фреквенцијама од 1 до 5 ГХз уз скоро савршену ефикасност. Перформансе сугеришу да би спирала била погодна за широкопојасни интернет и целуларну комуникацију.

Другим речима, кошуља на леђима може помоћи у повећању пријема паметног телефона или таблета које држите - или шаљете сигнале на уређаје са здравственим или спортским подацима о учинку.

Рад се добро уклапа у улогу државе Охајо као оснивача Партнер Института Адванцед Фунцтионал Фабрицс оф Америца, националног ресурсног центра за индустрију и владу. Нови институт, који се придружио неких 50 универзитета и индустријских партнера, објавио је раније овог месеца амерички секретар за одбрану Асхтон Картер.

Сисцом Адванцед Материалс у Цолумбусу обезбедили су нитове које су коришћене у Волакису и Киоуртиовом иницијалном раду. Финије које су коришћене у овој студији купили су швајцарски произвођач Електрисола. Истраживање финансира Национална научна фондација, а држава Охајо ће лиценцирати технологију за даљи развој.

До тада, Волакис прави листу куповине за наредну фазу пројекта.

"Желимо већу машину за шивење", рекао је.

Оригинални чланак долази од иконе007