Namuose > Naujienos > Turinys
Kompiuteriai jūsų drabužiams? Nešvarių elektronikos etapas
Aug 22, 2018

Tyrėjai, kurie dirba norėdami sukurti nešiojamąjį elektroniką, pasiekė svarbų įvykį: jie gali siuvinėti grandines į audinį, kurio tikslumas 0,1 mm - tobulas dydis, kad elektroniniai komponentai, tokie kaip jutikliai ir kompiuterio atminties įtaisai būtų integruojami į drabužius.

Su šia išvada, Ohajo valstybinio universiteto mokslininkai ėmėsi tolesnio žingsnio kuriant funkcinius tekstilės drabužius, kurie renka, saugo ar perduoda skaitmeninę informaciją. Toliau plėtojant šią technologiją gali būti naudojami marškiniai, kurie veikia kaip sumanūs telefonai ar planšetiniai kompiuteriai, treniruočių drabužiai, stebintys jūsų fitneso lygį, sporto įranga, kuri stebi sportininkų veikimą, tvarstis, kuris pasakoja gydytojui, kaip gerai audiniai po jo yra gijimas ar net lankstus audinio dangtelis, kuris jaučia smegenų veiklą.

Šis paskutinis dalykas yra toks, kaip tyrinėja John Volakis, Ohio valstijos "ElectroScience" laboratorijos direktorius ir mokslininkė Asimina Kiourti. Idėja yra sukurti smegenų implantus, kurie yra kurti, kad būtų galima gydyti nuo epilepsijos iki priklausomybės nuo ligų, patogiau pašalinant išorinio laido poreikį paciento kūne.

"Tekstilės pramonėje vyksta revoliucija", - sakė Volakisas, kuris taip pat yra Ohio valstijos elektrotechnikos profesoriaus Roy & Lois Chope pirmininkas. "Mes tikime, kad funkciniai tekstilės gaminiai yra technologijos, leidžiančios bendrauti ir jutildyti, ir vienos dienos net medicinines programas, tokias kaip vizualizavimas ir sveikatos priežiūra".

Neseniai jis ir Kiourti ištobulino savo patentuotą gamybos metodą, kad sukurtų nešiojamųjų kompiuterių prototipą už nedidelę kainą ir per pusę laiko, kaip jie galėjo tik prieš dvejus metus. Laukiant naujų patentų, jie paskelbė naujus rezultatus žurnale IEEE Antenos ir "Wireless Propagation Letters".

"Volakis" laboratorijoje funkcinė tekstilė, taip pat vadinama "e-textiles", iš dalies sukurta tipiškoje stalo siuvimo mašinoje - tokia, kokia gali būti gamintojai ir mėgėjams namuose. Kaip ir kitos šiuolaikinės siuvimo mašinos, ji automatiškai išsiverčia siūlą į audinį, pagrįstą modeliu, įkeltu per kompiuterio failą. Mokslininkai pakeičia siūlą sidabrine metaline viela, kuri, išsiuvinėdama, jaučiasi tokia pat kaip ir tradiciniai siūlai.

"Mes pradėjome su labai gerai žinomos technologijos siuvinėjimu - ir mes klausėme, kaip mes galime funkcionalizuoti siuvines figūras? Kaip mes juos perduoti naudodami dažnius, pavyzdžiui, mobiliuosius telefonus ar sveikatos daviklius? "- sakė Volakis. "Dabar mes pirmą kartą pasiekėme spausdintų metalinių plokščių tikslumą, todėl mūsų naujas tikslas yra pasinaudoti tiksliu imtuvų ir kitų elektroninių komponentų integravimu."

Siuvinėjimo forma lemia antenos ar grandinės veikimo dažnį, paaiškino Kiourti.

Pavyzdžiui, vienos plačiajuosčio ryšio antenos formą sudaro daugiau kaip pusė dešimčių blokuojančių geometrinių figūrų, kurių kiekvienas yra šiek tiek didesnis už nagą, ir sudaro keletą colių įdomių ratą. Kiekvienas apskritimo ratas perduoda energiją skirtingu dažniu, kad kartu veiktų daug energijos, taigi ir antenos "plačiajuosčio ryšio" galimybė mobiliesiems telefonams ir interneto prieigai.

"Forma nustato funkciją", - sakė ji. "Ir jūs niekada nežinote, kokia forma jums reikės iš vienos programos į kitą. Taigi mes norėjome turėti technologiją, kuri galėtų išgauti bet kokią formą bet kuriai programai. "

Kiourti pridūrė, kad tyrėjų pradinis tikslas buvo tik kiek įmanoma padidinti siuvinėjimo tikslumą, dėl ko reikėjo dirbti su smulka sidabro viela. Bet tai sukėlė problemą, nes geri laidai negalėjo užtikrinti tokio pat paviršiaus laidumo, kaip stori laidai. Todėl jie turėjo rasti būdą, kaip dirbti smulkus siūlus į siuvinėjimo tankį ir formas, kurios padidintų paviršiaus laidumą, taigi ir antenos / jutiklio veikimą.

Anksčiau tyrėjai naudojo sidabro dengtus polimerinius siūlus, kurių skersmuo buvo 0,5 mm, kiekvienas sriegis pagamintas iš net 600 smulkių gijų, susuktų kartu. Nauji siūlai turi 0,1 mm skersmenį, pagaminti tik iš septynių siūlių. Kiekvienas gijimas yra vario centre, emaliuotas grynu sidabru.

Jie nupirko vielą ritėmis už 3 centus už pėdą; "Kiourti" apskaičiavo, kad vienos plačiajuosčio ryšio antenos, tokios kaip minėta, siuvimas užima apie 10 pėdų sriegio, kai medžiaga kainuoja apie 30 centų už anteną. Tai 24 kartus pigiau nei tuo metu, kai "Volakis" ir "Kiourti" sukūrė panašias antenas 2014 metais.

Iš dalies sutaupytos lėšos gaunamos naudojant mažiau siūlų vienam siuvinėjimui. Mokslininkai anksčiau turėjo sukrauti storesnius siūlus dviem sluoksniais, viena ant kitos, kad antena būtų pakankamai stiprus. Tačiau, ištobulinus techniką, kurią ji ir Volakis sukūrė, Kiourti sugebėjo sukurti naujus, aukštos tikslumo antenos tik viename išsiuvinėtame smulkesnio sriegio sluoksnyje. Taigi dabar procesas trunka pusę laiko: tik apie 15 minučių aukščiau paminėtos plačiajuosčio ryšio antenos.

Ji taip pat įtraukė kai kuriuos mikroelektronikos gamybos būdus, kad pridėtų siuvinėtų antenų ir grandinių dalis.

Viena prototipinė antena atrodo kaip spiralė ir gali būti išsiuvinėta į drabužius, siekiant pagerinti mobiliojo telefono signalo priėmimą. Kitas prototipas, ištraukiama antena su integruota RFID (radijo dažnio identifikavimo) lustu, įdėta į gumą, priima šias technologijas be drabužių. (Pastarasis objektas buvo padangų gamintojo atliktas tyrimas.)

Dar viena grandis primena "Oh" valstijos bloko "O" logotipą su nešvariais raudonais ir pilkaisiais siūlais, išsiuvintais tarp sidabro laidų "siekiant parodyti, kad e-textiles gali būti dekoratyvus ir funkcionalus", - sakė Kiourti.

Jie gali būti dekoratyvūs, bet išsiuvinėtos antenos ir grandinės iš tikrųjų veikia. Tyrimai parodė, kad išsiuvinėta spiralinė antena, išmatuojanti maždaug šešis colius per persiuntusius signalus, kurių dažnis yra nuo 1 iki 5 GHz, beveik tobulas. Veikimas rodo, kad spiralė puikiai tinka plačiajuosčiam internetui ir koriniam ryšiui.

Kitaip tariant, jūsų nugaros marškiniai gali padėti sustiprinti tvirto telefono ar planšetinio kompiuterio, kurį jūs laikote, priėmimą, arba siųsti signalus į savo įrenginius naudodamiesi sveikatos ar sporto našumo duomenimis.

Šis darbas puikiai tinka Ohajo valstybei kaip šalies, kurioje yra pramonės ir vyriausybės nacionalinis gamybos išteklių centras, asociacijos "Pažangių funkcinių audinių Amerikos instituto" steigėjas. Šį mėnesį JAV gynybos sekretorius Ashton Carter paskelbė naują institutą, kuris jungia maždaug 50 universitetų ir pramonės partnerių.

"Syscom Advanced" medžiagos "Columbus" suteikė "Volakis" ir "Kiourti" pradinio darbo temas. Šiame tyrime naudojami smulkesni siūlai buvo įsigyti iš Šveicarijos gamintojo "Elektrisola". Tyrimą finansuoja Nacionalinis mokslo fondas, o Ohajo valstija bus licencijuota technologija tolesnei plėtrai.

Iki tol "Volakis" parengia pirkinių sąrašą kitam projekto etapui.

"Mes norime didesnės siuvimo mašinos", - sakė jis.

Originalus straipsnis yra iš iconnect007