Kodu > Uudised > Sisu
Arvutid riietuses? Kirjaosutav elektroonika
Aug 22, 2018

Uurijad, kes töötavad kulumiskindlate elektroonikaseadmete väljatöötamises, on jõudnud verstapostiks: nad on võimelised tikkima ahelaid kangasse 0,1 mm täpsusega - ideaalne suurus, et integreerida elektroonikakomponendid nagu andurid ja arvuti mäluseadmed rõivasse.

Selle ettevalmistusega on Ohio Riikliku Ülikooli teadlased astunud järgmise sammuna funktsionaalsete tekstiilirõivaste kujundamisele, mis koguvad, salvestavad või edastavad digitaalset teavet. Edasise arendamise korral võib tehnoloogia kaasa tuua särgid, mis toimivad teie nutikate telefonide või tahvelarvutite antennidena, treeningrõivad, mis jälgivad teie sobivust, spordivahendeid, mis jälgivad sportlaste jõudlust, sidemega, mis ütleb oma arstile, kui hästi kudede all on see paranemisega või isegi painduva kangakorkiga, mis tunneb aktiivsust ajus.

See viimane element on see, et Ohio osariigi ElectroScience laboratooriumi direktor John Volakis ja teadustöötaja Asimina Kiourti uurivad. Idee on luua ajudeimplantaadid, mis on välja töötatud epilepsia ja sõltuvuse haigusseisundite ravimiseks, mis on mugavam, kõrvaldades vajaduse välise juhtmevõimaluse järele patsiendi kehas.

"Tekstiilitööstuses toimub revolutsioon," ütles Volakis, kes on ka Ohio osariigi elektrotehnika teaduskonna professor Roy & Lois. "Usume, et funktsionaalsed tekstiilid on kommunikatsiooni- ja sensinguvastase tehnoloogia ning ühel päeval isegi meditsiinilised rakendused nagu pildistamine ja terviseseire."

Hiljuti täiustasid ta ja Kiourti oma patenteeritud valmistamise meetodi, et luua prototüüpi kandevõimalusi murdosa maksumusest ja poolteist korda, kuna need võisid olla vaid kaks aastat tagasi. Uute patenditaotluste puhul avaldasid nad uued tulemused ajakirjades IEEE Antennid ja traadita laialipöördumised.

Volakise laboris loodi funktsionaalne tekstiil, mida nimetatakse ka e-tekstiliseks, osaliselt tavalisel lauatsõiduki õmblusmasinil - selline, mida kangas käsitöölised ja huvialased võiksid kodus olla. Nagu ka teised tänapäevased õmblusmasinad, kasutab see automaatselt lõngast riidest, mis on laaditud arvutifaili kaudu. Teadlased asetavad niidid peenete hõbetallide juhtmetega, mis tikkima tikandina tunnevad end samasuguseks nagu traditsiooniline niit puutele.

"Alustasime väga hästi tuntud, masinat tikandiga tehnoloogiaga ja küsisime, kuidas saaksime tikitud kujundeid funktsionaliseerida? Kuidas me saame neid edastada signaale kasulike sagedustega, näiteks mobiiltelefone või tervisandureid? »Ütles Volakis. "Nüüd oleme esmakordselt saavutanud trükitud metallplaatide täpsuse, nii et meie uus eesmärk on kasutada vastuvõtjate ja muude elektroonikakomponentide lisaväärtust."

Tikuse kuju määrab antenni või vooluahela töö sageduse, selgitas Kiourti.

Näiteks ühe lairibaantenni kuju koosneb enam kui pool tosinast blokeerivast geomeetrilisest kujust, millest igaüks on natuke suurem kui sõrmeküünest, mis moodustavad paar tolli ringi. Iga ringi tükk edastab energiat erineval sagedusel, nii et nad katavad laia energiavajadust koos töötades - seega ka antenni "lairiba" võimekust mobiiltelefoni ja internetiühenduse jaoks.

"Kuju määrab funktsiooni," ütles ta. "Ja te ei tea kunagi, mis kuju vajate ühest rakendusest teise. Nii et tahame, et oleks olemas tehnoloogia, mis võiks rakendada mistahes kuju. "

Kiourti lisas, et teadlaste esialgne eesmärk oli ainult suurendada tikandi täpsust nii palju kui võimalik, mistõttu peeti tööd peene hõbedase traatiga. Kuid see tekitas probleemi, kuna trahvi juhtmed ei suutnud tagada nii pika juhtivust kui paksud juhtmed. Nii et nad pidid leidma viisi, kuidas töödelda peened niidid tikandid tiheduse ja kujuga, mis suurendaks pinnajuhtivust ja seega ka antenni / anduri jõudlust.

Varem olid teadlased kasutanud 0,5 mm läbimõõduga hõbetatud polümeermaterjali, iga keermest koosnev 600 keermest koosnev peenem kiud. Uued niidid on läbimõõduga 0,1 mm, valmistatud ainult seitsmest kiust. Iga hõõgniit on keskosas vask, puhastatud hõbedaga emailitud.

Nad ostavad traati spooliga, mille maksumus on 3 senti suu kohta; Kiourti hinnangul kasutab sama lairibaantenni tikkimist, nagu eespool mainitud, umbes 10 jalga keermest, mille materjali maksumus on umbes 30 senti iga antenni kohta. See on 24 korda odavam kui siis, kui Volakis ja Kiourti loonud sarnased antennid 2014. aastal.

Osaliselt kulude kokkuhoid tuleneb kasutades vähem lõnga tikand. Teadlased pidi varem tihendama paksemat niitu kahes kihis, üks teise peal, et antenn kannaks piisavalt tugevat elektrilist signaali. Kuid rafineerides tehnikat, mida ta ja Volakis välja arenesid, suutis Kiourti luua uued, suure täpsusega antennid ainult ühes peenema niidiga tikitud kihis. Nüüd toimub protsess poole ajaga: ainult umbes 15 minutit eespool nimetatud lairibaantenni kohta.

Samuti on ta kasutusele võtnud mõned mikroelektroonika tootmistehnikad, et lisada tikitud antennide ja ahelate osad.

Üks prototüübi antenn näeb välja nagu spiraal ja saab tikkida riietesse, et parandada mobiiltelefoni signaali vastuvõtmist. Teine prototüüp, venitatav antenn, millel on kummist sisseehitatud integreeritud RFID (raadiosageduse tuvastamise) kiip, võtab selle tehnoloogia rakendused üle riided. (Viimane eesmärk oli osa rehvi tootja tehtud uuringust.)

Veel üks teine ahel sarnaneb Ohio osariigi ploki O-le, millel on hõbetatud traatvõrguga hõbetatud mitte-juhtivad punakad ja hallid niidid, et näidata, et e-tekstiilid võivad olla nii dekoratiivsed kui ka funktsionaalsed, "ütles Kiourti.

Need võivad olla dekoratiivsed, kuid tegelikult tikitud antennid ja ahelad töötavad. Uuringud näitasid, et laiendatud signaali sagedusega 1-5 GHz, mis on peaaegu täiusliku efektiivsusega, on laiendatud spiraalantenn mõõtmetega ligikaudu 6 tolli. Edukus näitab, et spiraal oleks sobilik lairiba-interneti ja mobiilside jaoks.

Teisisõnu võib teie selga särk aidata teil arendada välja arenenud telefoni või tahvelarvuti vastuvõtmist - või saata signaale teie seadmetele tervise või sportliku jõudluse andmetega.

See töö sobib hästi Ohio osariigi ülesandeks tööstuse ja valitsuse riikliku tootmisressursi keskusesse kuuluva Ameerika Ühendriikide Instituudi täiustatud funktsionaalsete riiete asutamise partnerina. Selle uue institutsiooni, mis ühendab umbes 50 ülikooli ja tööstuspartnereid, teatas selle kuu alguses USA välisministeerium Ashton Carter.

Syscom Advanced Materials Columbus andis Volaki ja Kiourti esialgse töö jaoks kasutatud niidid. Selles uuringus kasutatud peenemad niidid osteti Šveitsi tootjalt Elektrisola. Uuringut rahastab Rahvuslik Teadusfond ja Ohio osariik edastab selle edasise arendamise tehnoloogiat.

Siiani koostab Volakis järgmise projekti etapi ostude nimekirja.

"Me tahame suuremat õmblusmasinat," ütles ta.

Algne artikkel pärineb ikoonist 007