Mājas > Jaunumi > Saturs
Datori jūsu drēbēs? Milestone par valkājamu elektroniku
Aug 22, 2018

Pētnieki, kas strādā, lai izstrādātu valkājamu elektroniku, ir sasnieguši pagrieziena punktu: tie spēj izšūt ķēdes audumā ar 0,1 mm precizitāti - ideāls izmērs, lai integrētu elektroniskos komponentus, piemēram, sensorus un datoru atmiņas ierīces, apģērbā.

Ar šo progresu Ohaias Valsts universitātes pētnieki ir devuši nākamo soli funkcionālo tekstilizstrādājumu dizaina izstrādē, kas vāc, uzglabā vai pārraida digitālo informāciju. Turpmākā attīstībā tehnoloģija varētu novest pie tā, ka viedtālrunis vai planšetdators darbojas kā antenas, treniņu drēbes, kas pārrauga jūsu fitnesa līmeni, sporta inventārs, kas uzrauga sportistu veiktspēju, pārsējs, kas parāda jūsu ārstam, cik labi audi zem tā ir sadzīšana vai pat elastīga auduma vāciņš, kas sajūt darbību smadzenēs.

Šis pēdējais postenis ir tāds, ka izmeklē Ohio valstij ElectroScience laboratorijas direktors John Volakis un pētnieks Asimina Kiourti. Ideja ir padarīt smadzeņu implantus, kas tiek izstrādāti, lai ārstētu slimības no epilepsijas atkarībai, ērtāk, novēršot vajadzību ārējai vadībai pacienta ķermenī.

"Tekstilrūpniecībā notiek revolūcija," sacīja Volakis, kurš arī ir Roy & Lois Chope kabinets, Ohio valstij elektrotehnikas profesors. "Mēs uzskatām, ka funkcionālie tekstilizstrādājumi ir sakaru un sensēšanas pamattehnoloģija, un vienai dienai arī medicīnas lietojumi, piemēram, attēlveidošana un veselības uzraudzība."

Nesen viņš un Kiourti pilnveidoja savu patentēto izgatavošanas metodi, lai izveidotu prototype wearables ar daļu no izmaksām un pusi no laika, jo tie varēja tikai pirms diviem gadiem. Ar jauniem patentiem gaidot, viņi publicēja jaunos rezultātus IEEE antenu un bezvadu izplatīšanas vēstulēs.

Volakis laboratorijā funkcionālie tekstilizstrādājumi, ko sauc arī par "e-tekstilizstrādājumiem", daļēji tiek veidotas uz tipiskas galda šujmašīnas - tādas, kādas auduma amatnieki un hobiji varētu būt mājās. Tāpat kā citas mūsdienu šujmašīnas, tas izšūst diegus audumā automātiski, pamatojoties uz modeli, kas ielādēts datora failā. Pētnieki aizstāj vītni ar smalkām sudraba metāla stieplēm, kas, tiklīdz tās izšūtas, saskaras ar tradicionālo pavedienu.

"Mēs sākām ar tehnoloģiju, kas ir ļoti labi pazīstama - mašīna izšuvumi - un mēs jautāja, kā mēs varam funkcionēt izšūtas formas? Kā mēs viņus pārraidīsim par noderīgām frekvencēm, piemēram, mobilajiem telefoniem vai veselības sensoriem? »Volakis teica. "Tagad, pirmo reizi, mēs esam sasnieguši iespiesto metāla shēmu plātņu precizitāti, tāpēc mūsu jaunais mērķis ir izmantot precizitāti, iekļaujot uztvērējus un citus elektroniskos komponentus."

Izšūšanas forma nosaka antenas vai ķēdes darbības biežumu, paskaidroja Kiourti.

Viena platjoslas antena forma, piemēram, sastāv no vairāk nekā puse duci bloķējošo ģeometrisko formu, katra nedaudz lielāka par naglu, kas veido sarežģītu apli dažiem collas pāri. Katrs apļa gabals pārraida enerģiju citā frekvencē, lai, kopīgi strādājot, aptvertu plašu enerģiju spektru, tātad antenas "platjoslas" iespējas mobilajam tālrunim un piekļuvei internetam.

"Forma nosaka funkciju," viņa teica. "Un jūs nekad īsti nezināt, kāda forma jums būs nepieciešama no vienas lietojumprogrammas uz otru. Tāpēc mēs gribējām, lai būtu tehnoloģija, kas varētu izšūt jebkuras formas jebkuru pieteikumu. "

Kiourti pievienotais pētnieku sākotnējais mērķis bija tikai pēc iespējas palielināt izšuvuma precizitāti, tādēļ bija nepieciešams strādāt ar smalku sudraba stiepli. Bet tas radīja problēmu, jo smalkie vadi nevarēja nodrošināt tik daudz virsmas vadītspēju kā biezas vadi. Tātad viņiem bija jāatrod veids, kā strādāt ar smalku pavedienu izšūšanas blīvumā un formās, kas palielinātu virsmas vadītspēju un tādējādi arī antenas / sensoru veiktspēju.

Iepriekš pētnieki bija izmantojuši sudraba pārklājumu polimēru vītni ar 0,5 mm diametru, katrs pavediens sastāvēja no 600, pat vieglākiem pavedieniem, kas savīti kopā. Jaunie diegi ir diametrs 0,1 mm, izgatavoti tikai ar septiņiem pavedieniem. Katrs kvēldiegs ir varš centrā, emaljēts ar tīru sudrabu.

Viņi iegādājas vadu ar spoli par 3 centiem par kāju; Kiourti lēsts, ka vienas platjoslas antenas izšūšana, tāpat kā iepriekš minētā, patērē apmēram 10 pēdu pavedienus, materiāla izmaksas ir aptuveni 30 centus par antenu. Tas ir 24 reizes lētāks nekā tad, kad 2014. gadā Volakis un Kiourti izveidoja līdzīgas antenas.

Daļēji izmaksu ietaupījums rodas, izmantojot mazāk izšūšanas diegu. Pētniekiem iepriekš bija jāsakrata biezāka pavediens divos slāņos, viena virs otras, lai antenai būtu pietiekami spēcīgs elektriskais signāls. Bet, pilnveidojot tehniku, ko izstrādājusi viņa un Volakis, Kiourti spēja radīt jaunas augstas precizitātes antenas tikai vienā izšūtākajā smalkāka diega slānī. Tātad tagad process aizņem pusi no laika: tikai apmēram 15 minūtes iepriekšminētajai platjoslas antenai.

Viņa ir arī iekļāvusi dažas metodes, kas ir kopīgas mikroelektronikas ražošanai, lai pievienotu izšūtu antenu un ķēžu daļas.

Viena prototipa antena izskatās kā spirāle un to var izšūt drēbēs, lai uzlabotu mobilā telefona signālu uztveršanu. Vēl viens prototips, izstiepjama antena ar iebūvētu RFID (radiofrekvences identifikācijas) mikroshēmu, kas iestrādāta gumijas izstrādājumos, izmanto tehnoloģijas, kas nav saistītas ar apģērbu. (Pēdējais objekts bija daļa no pētījuma, kas tika veikts riepu ražotājam.)

Vēl viena shēma atgādina Ohaio štata bloka "O" logotipu, un ar sudraba stieplēm izšūtu neelastīgu violetu un pelēku vītni ", lai parādītu, ka e-tekstilizstrādājumi var būt gan dekoratīvi, gan funkcionāli," sacīja Kiourti.

Tās var būt dekoratīvas, bet izšūtas antenas un ķēdes faktiski strādā. Pārbaudījumi parādīja, ka izšūto spirāles antenu, kura izmērs ir aptuveni 6 collas pa pārraidītajiem signāliem, frekvencēs no 1 līdz 5 GHz ar gandrīz perfektu efektivitāti. Izpildījums liecina, ka spirāli būtu piemēroti platjoslas internetam un mobilajam sakaru tīklam.

Citiem vārdiem sakot, jūsu muguras krekls var palīdzēt uzlabot tastatūras viedtālruņa vai planšetdatora saņemšanu vai nosūtīt signālus savām ierīcēm ar veselības vai sporta datiem.

Darbs labi atbilst Ohaias valsts lomai kā industriālās un valsts ražošanas rūpniecības resursu centra "Advanced Functional Fabrics America" institūta dibinātājs. Šogad jauno institūtu, kas apvieno apmēram 50 universitātes un rūpniecības partnerus, ASV Aizsardzības ministrs Ashton Carter paziņoja.

Syscom Advanced Materials Columbus nodrošināja Volakis un Kiourti sākotnējos darbus. Šajā pētījumā izmantotii smalkākiem pavedieniem iegādājās Šveices ražotājs Elektrisola. Pētījumu finansē Nacionālais zinātnes fonds, un Ohaio štats licencēs tehnoloģiju tālākai attīstībai.

Līdz tam Volakis izstrādā iepirkšanās sarakstu nākamajam projekta posmam.

"Mēs vēlamies lielāku šujmašīnu," viņš teica.

Sākotnējais raksts nāk no ikoneta007