Dom > Vijesti > Sadržaj
Računala u vašoj odjeći? Prekretnica za otporne elektronike
Aug 22, 2018

Istraživači koji rade na razvoju nosivih elektronskih utičnica postigli su prekretnicu: sposobni su izvezivati krugove u tkaninu s preciznošću od 0,1 mm - savršenu veličinu za integriranje elektroničkih komponenti poput senzora i memorijskih uređaja u odjeću.

Uz ovaj napredak, istraživači Državnog sveučilišta u državi Ohio poduzeli su sljedeći korak prema dizajnu funkcionalne tekstilne odjeće koja prikuplja, pohranjuje ili prenosi digitalne informacije. S daljnjim razvojem tehnologija bi mogla dovesti do košulja koje djeluju kao antene za vaš pametni telefon ili tablet, odjeću za vježbanje koje prati vašu razinu kondicije, sportsku opremu koja nadgleda performanse sportaša, zavoj koji govori vašem liječniku koliko je tkivo ispod nje iscjeljivanje - ili čak fleksibilna kapa tkanine koja osjeti aktivnost u mozgu.

Posljednja stvar je ona koju istražuju John Volakis, direktor laboratorija ElectroScience u državi Ohio i istraživački znanstvenik Asimina Kiourti. Ideja je da implantati mozga, koji su u razvoju za liječenje stanja od epilepsije do ovisnosti, ugodniji uklanjanjem potrebe za vanjskim ožičenjima na pacijentovom tijelu.

"Revolucija se događa u tekstilnoj industriji", rekao je Volakis, koji je također profesor elektrotehnike u državi Ohio u Roy & Lois Chope. "Vjerujemo da su funkcionalni tekstili omogućujući tehnologiju za komunikaciju i senziranje, a jednog dana čak i medicinske aplikacije kao što su imaging i zdravstveni nadzor."

Nedavno je on i Kiourti pročistili patentiranu metodu izrade kako bi stvorili prototip odjevene u djeliću troškova i na pola vremena koliko su mogli prije samo dvije godine. S novim patentima na čekanju, objavili su nove rezultate u časopisu IEEE Antennas i Wireless Propagation Letters.

U Volakisovom laboratoriju, funkcionalni tekstil, koji se nazivaju i "e-tekstil", djelomično se stvara na tipičnom strojnom šivaćem stroju - kakvu bi tkanini obrtnici i hobisti mogli imati kod kuće. Kao i ostali moderni šivaći strojevi, veza se u tkaninu automatski na temelju uzorka učitanih preko računalnih datoteka. Istraživači zamjenjuju nit s finim srebrnim metalnim žicama koje su, jednom izvezene, osjećale isto kao tradicionalni konac na dodir.

"Počeli smo s tehnologijom koja je vrlo poznata - strojni vez, a pitali smo kako možemo funkcionalizirati izvezene oblike? Kako ih odašiljati signale na korisnim frekvencijama, poput mobitela ili zdravstvenih senzora? ", Rekao je Volakis. "Sada smo po prvi put postigli točnost tiskanih pločica za metal, tako da je naš novi cilj iskoristiti preciznost ugradnje prijemnika i drugih elektroničkih komponenti".

Oblik veza određuje frekvenciju rada antene ili kruga, objasnio je Kiourti.

Na primjer, oblik jedne širokopojasne antene sastoji se od više od pola tuceta geometrijskih oblika koji se međusobno povezuju, od kojih je svaka malo veća od noktiju, što čini prepredenu kružnicu nekoliko centimetara. Svaki dio kruga prenosi energiju na drugu frekvenciju, tako da pokrivaju široki spektar energije kada rade zajedno - stoga "broadband" sposobnost antene za mobitel i pristup internetu.

"Oblik određuje funkciju", rekla je. "I nikad zapravo ne znate koji oblik trebate od jedne aplikacije do druge. Zato smo htjeli imati tehnologiju koja može primati bilo koji oblik za bilo koju aplikaciju. "

Početni cilj istraživača, dodao je Kiourti, bio je samo povećati preciznost veza što je više moguće, što je zahtijevalo rad s finom srebrnom žicom. No, to je stvorilo problem, jer one fine žice nisu mogle pružiti dovoljnu vodljivost površine kao i debele žice. Tako su morali pronaći način rada finih niti u gustoće veza i oblika koji bi pojačali površinsku vodljivost i, prema tome, performanse senzora / senzora.

Prije su istraživači koristili polimerni navoj od srebra s promjerom od 0,5 mm, od kojih je svaka od 600 manjih fileta ujednačenih. Novi niti imaju promjer od 0,1 mm, napravljen sa samo sedam filamenata. Svaka filament je bakar u sredini, zloupotrijebljen s čistim srebrom.

Kupujete žicu za špulicu po cijeni od 3 centi po stopi; Kiourti je procijenio kako se vezanje jedne širokopojasne antene kao što je gore spomenuto troši oko 10 stopa niti, za materijalnu cijenu od oko 30 centi po anteni. To je 24 puta skuplje nego kada su Volakis i Kiourti stvorili slične antene 2014. godine.

U dijelu, ušteda troškova dolazi od korištenja manje niti po vezenju. Istraživači su prethodno morali staviti deblju nit na dva sloja, jedan na vrhu drugog, kako bi antena nosila dovoljno jak signal. Ali rafiniranjem tehnike koju su ona i Volakis razvili, Kiourti je uspio stvoriti nove, visoko precizne antene u samo jednom izvezenom sloju sitnije niti. Tako sada proces traje pola vremena: samo oko 15 minuta za gore spomenutu širokopojasnu antenu.

Također je uključila neke tehnike koje su zajedničke proizvodnji mikroelektronike za dodavanje dijelova za vezene antene i krugove.

Jedan prototip antene izgleda kao spirala i može se izveziti u odjeću kako bi poboljšao prijem signala mobitela. Još jedan prototip, rastezljiva antena s ugrađenim čipom RFID (radio-frequency identification) ugrađenim u gumu, preuzima aplikacije za tehnologiju izvan odjeće. (Potonji je predmet bio dio studije učinjene za proizvođača guma.)

Još jedan krug nalikuje logotipu "O" Ohio State Block-a, s ne-vodljivim grimiznim i sivim nitima koji su vezani među srebrnim žicama "kako bi se dokazalo da e-tekstil može biti dekorativan i funkcionalan", rekao je Kiourti.

Oni mogu biti ukrasni, ali izvezene antene i krugovi zapravo rade. Ispitivanja su pokazala da je izvezena spiralna antena koja mjeri približno šest centimetara preko prenesenih signala na frekvencijama od 1 do 5 GHz uz gotovo savršenu učinkovitost. Izvedba sugerira da bi spirala bila prikladna za širokopojasni internet i mobilnu komunikaciju.

Drugim riječima, košulja na leđima mogla bi potaknuti prijem pametnog telefona ili tableta koji držite - ili slati signale na svoje uređaje sa zdravstvenim ili atletskim podacima o izvedbi.

Rad se dobro uklapa u ulogu države Ohio State kao osnivačkog partnera Advanced Functional Fabrics of America Institute, nacionalnog centra za proizvodnju resursa za industriju i vladu. Novi institut, koji se pridružuje oko 50 sveučilišta i industrijskih partnera, najavio je ranije ovog mjeseca američki ministar obrane Ashton Carter.

Syscom Advanced Materials u Columbusu osiguravaju teme korištene u početnom radu Volakisa i Kiourtija. Finije niti korištene u ovoj studiji kupljene su od švicarskog proizvođača Elektrisola. Istraživanje financira Nacionalna zaklada za znanost, a država Ohio će licencirati tehnologiju za daljnji razvoj.

Do tada, Volakis izradi popis za kupnju za sljedeću fazu projekta.

"Želimo veći šivaći stroj", rekao je.

Izvorni članak dolazi od iconnect007