Rumah > Berita > Kandungan
Komputer Dalam Pakaian Anda? A Milestone For Electronics Wearable
Aug 22, 2018

Penyelidik yang bekerja untuk membangunkan model yang boleh pakai boleh dicapai mencapai pencapaian: Mereka mampu menyulam litar ke dalam fabrik dengan ketepatan 0.1 mm - saiz yang sempurna untuk menggabungkan komponen elektronik seperti sensor dan peranti memori komputer ke dalam pakaian.

Dengan kemajuan ini, penyelidik Ohio State University telah mengambil langkah seterusnya ke arah reka bentuk tekstil berfungsi-pakaian yang mengumpulkan, menyimpan, atau menghantar maklumat digital. Dengan perkembangan selanjutnya, teknologi ini boleh menyebabkan baju yang bertindak sebagai antena untuk telefon pintar atau tablet anda, pakaian latihan yang memantau tahap kecergasan anda, peralatan sukan yang memantau prestasi atlet, pembalut yang memberitahu doktor seberapa baik tisu di bawahnya penyembuhan atau bahkan topi kain fleksibel yang merasakan aktiviti di dalam otak.

Item terakhir ialah John Volakis, pengarah Makmal ElektroScience di Ohio State, dan saintis penyelidikan Asimina Kiourti sedang menyiasat. Idea ini adalah untuk membuat implan otak, yang sedang dibangunkan untuk merawat keadaan dari epilepsi kepada ketagihan, lebih selesa dengan menghapuskan keperluan untuk pendawaian luaran di tubuh pesakit.

"Revolusi berlaku dalam industri tekstil," kata Volakis, yang juga Profesor Kejuruteraan Elektrik Roy & Lois Chope di Ohio State. "Kami percaya tekstil berfungsi adalah teknologi yang membolehkan komunikasi dan penderiaan - dan satu hari bahkan aplikasi perubatan seperti pemantauan dan pemantauan kesihatan."

Baru-baru ini, dia dan Kiourti menapis kaedah fabrikasi yang dipatenkan untuk membuat pakaian pakai prototaip pada sebahagian kecil daripada kos dan pada separuh masa kerana mereka hanya boleh dua tahun lalu. Dengan paten baru yang belum selesai, mereka menerbitkan keputusan baru dalam jurnal IEEE Antennas dan Surat Penyebaran Tanpa Wayar.

Dalam makmal Volakis, tekstil berfungsi, juga dikenali sebagai "e-tekstil," dicipta sebahagiannya pada mesin jahit tablet biasa-jenis yang ada di tukang dan tukang hobi. Seperti mesin jahit moden yang lain, ia menyulam benang ke kain secara automatik berdasarkan corak yang dimuatkan melalui fail komputer. Para penyelidik menggantikan benang dengan wayar logam perak halus yang, sekali bersulam, merasakan sama dengan benang tradisional untuk disentuh.

"Kami memulakan dengan teknologi yang sangat terkenal-sulaman mesin-dan kami bertanya, bagaimana kita boleh berfungsi bentuk bersulam? Bagaimanakah kita membuat mereka menghantar isyarat pada frekuensi yang berguna, seperti telefon bimbit atau sensor kesihatan? "Kata Volakis. "Kini, buat kali pertama, kami telah mencapai ketepatan papan litar logam bercetak, jadi matlamat baru kami adalah untuk memanfaatkan ketepatan untuk memasukkan penerima dan komponen elektronik lain."

Bentuk bordir menentukan kekerapan operasi antena atau litar, jelas Kiourti.

Bentuk satu antena jalur lebar, misalnya, terdiri daripada lebih daripada setengah sedozen bentuk geometrik saling, masing-masing sedikit lebih besar daripada kuku, yang membentuk bulatan rumit beberapa inci di seluruh. Setiap bahagian bulatan menghantar tenaga pada frekuensi yang berbeza, sehingga mereka meliputi spektrum tenaga yang luas ketika bekerja bersama-sama dengan kemampuan "broadband" antena untuk telefon bimbit dan akses internet.

"Bentuk menentukan fungsi," katanya. "Dan anda tidak pernah benar-benar tahu apa bentuk yang anda perlukan dari satu aplikasi ke seterusnya. Oleh itu, kami ingin mempunyai teknologi yang boleh menyulam apa-apa bentuk untuk apa-apa permohonan. "

Matlamat awal penyelidik, Kiourti menambahkan, hanya untuk meningkatkan ketepatan sulaman sebanyak mungkin, yang diperlukan bekerja dengan dawai perak halus. Tetapi yang mencetuskan masalah, di dalam wayar halus tidak dapat memberikan kekonduksian permukaan sebagai wayar tebal. Oleh itu, mereka perlu mencari cara untuk mengendalikan benang halus ke dalam ketumpatan bordir dan bentuk yang akan meningkatkan kekonduksian permukaan dan, dengan itu, prestasi antena / sensor.

Sebelum ini, para penyelidik telah menggunakan benang polimer bersalut perak dengan diameter 0.5 mm, setiap benang yang terdiri daripada 600 filamen lebih halus yang berpintal. Benang baru mempunyai diameter 0.1 mm, dibuat dengan hanya tujuh filamen. Setiap filamen adalah tembaga di tengah, dilapisi dengan perak tulen.

Mereka membeli wayar oleh kili dengan kos 3 sen setiap kaki; Kiourti menganggarkan bahawa menyulam antena jalur lebar tunggal seperti yang disebutkan di atas menggunakan sekitar 10 kaki benang, untuk kos bahan sekitar 30 sen setiap antena. Itulah 24 kali lebih murah daripada ketika Volakis dan Kiourti mencipta antena serupa pada tahun 2014.

Sebahagiannya, penjimatan kos datang dari penggunaan benang yang lebih rendah untuk setiap bordir. Para penyelidik sebelum ini perlu menyusun benang tebal dalam dua lapisan, satu di atas yang lain, untuk membuat antena membawa isyarat elektrik yang cukup kuat. Tetapi dengan menapis teknik yang dia dan Volakis berkembang, Kiourti mampu mencipta antena-presisi baru yang tinggi dalam hanya satu lapisan bersulam benang halus. Jadi sekarang proses mengambil separuh masa: hanya kira-kira 15 minit untuk antena jalur lebar yang disebutkan di atas.

Dia juga menggabungkan beberapa teknik yang biasa digunakan untuk pembuatan mikroelektronik untuk menambah bahagian-bahagian untuk antena dan lekukan bersulam.

Satu antena prototaip kelihatan seperti lingkaran dan boleh disulam ke dalam pakaian untuk meningkatkan penerimaan isyarat telefon bimbit. Satu lagi prototaip, antena yang boleh diperbaharui dengan cip bersepadu RFID (pengenalan frekuensi radio) tertanam dalam getah, mengambil aplikasi untuk teknologi di luar pakaian. (Objek terakhir adalah sebahagian daripada kajian yang dilakukan untuk pengeluar tayar.)

Namun, litar lain menyerupai logo Ohio State Block "O", dengan skru tak berwarna konduktif dan benang kelabu bersulam di antara kabel perak "untuk menunjukkan bahawa tekstil-e boleh menjadi hiasan dan berfungsi," kata Kiourti.

Mereka mungkin hiasan, tetapi antena dan litar bersulam sebenarnya berfungsi. Ujian menunjukkan bahawa antena spiral bersulam mengukur kira-kira enam inci pada isyarat yang dihantar pada frekuensi 1 hingga 5 GHz dengan kecekapan yang hampir sempurna. Prestasi menunjukkan bahawa lingkaran itu akan sesuai dengan internet jalur lebar dan komunikasi selular.

Dengan kata lain, baju di punggung anda dapat membantu meningkatkan penerimaan telefon pintar atau tablet yang sedang anda pegang - atau menghantar isyarat ke peranti anda dengan data prestasi kesihatan atau olahraga.

Kerja-kerja ini sesuai dengan peranan Ohio State sebagai rakan pengasas Fabrik Fungsian Lanjutan Institut Amerika, sebuah pusat sumber pembuatan industri untuk industri dan kerajaan. Institut baru, yang menyertai 50 universiti dan rakan industri, diumumkan pada awal bulan ini oleh Setiausaha Pertahanan AS Ashton Carter.

Bahan-bahan Advanced Syscom di Columbus menyediakan benang yang digunakan dalam kerja awal Volakis dan Kiourti. Benang halus yang digunakan dalam kajian ini dibeli daripada pengeluar Swiss Elektrisola. Penyelidikan ini dibiayai oleh Yayasan Sains Kebangsaan, dan Ohio State akan melesenkan teknologi untuk pembangunan selanjutnya.

Sehingga itu, Volakis membuat senarai membeli-belah untuk fasa seterusnya projek itu.

"Kami mahukan mesin jahit yang lebih besar," katanya.

Artikel asal berasal dari iconnect007