הבית > חדשות > תוכן
מחשבים בבגדים שלך? אבן דרך עבור לביש אלקטרוניקה
Aug 22, 2018

חוקרים שעובדים על פיתוח האלקטרוניקה ללבוש הגיעו לאבן דרך: הם מסוגלים לרקום מעגלים לתוך בד עם דיוק 0.1 מ"מ - הגודל המושלם לשלב רכיבים אלקטרוניים כגון חיישנים והתקני זיכרון המחשב לתוך בגדים.

עם התקדמות זו, חוקרים מאוניברסיטת אוהיו עשו את הצעד הבא לקראת עיצוב של טקסטיל פונקציונלי - בגדים לאסוף, לאחסן, או להעביר מידע דיגיטלי. עם התפתחות נוספת, הטכנולוגיה יכולה להוביל חולצות שפועלות כאנטנות לטלפון או לטאבלט החכם שלכם, בגדי האימון שמפקחים על רמת הכושר שלכם, ציוד ספורט המנטרת את ביצועי הספורטאים, תחבושת שאומרת לרופא שלכם עד כמה הרקמה שמתחתיו ריפוי או אפילו כובע בד גמיש החוש בפעילות במוח.

זה הפריט האחרון הוא אחד כי ג 'ון Volakis, מנהל המעבדה ElectroScience במדינת אוהיו, מדען מחקר אסימינה Kiourti חוקרים. הרעיון הוא לבצע שתלים במוח, אשר נמצאים בפיתוח כדי לטפל בתנאים מאפילפסיה להתמכרות, נוח יותר על ידי ביטול הצורך החיווט החיצוני על הגוף של המטופל.

"מהפכה מתרחשת בתעשיית הטקסטיל", אמר וולקיס, שהוא גם פרופסור לרוי ולואיס צ'ופ, פרופסור להנדסת חשמל במדינת אוהיו. "אנו מאמינים כי טקסטיל פונקציונלי הם טכנולוגיה המאפשרת תקשורת וחישה - ויום אחד אפילו יישומים רפואיים כמו הדמיה וניטור בריאותי."

לאחרונה, הוא ו Kiourti חידוד שיטת ייצור פטנט שלהם כדי ליצור wearable אב טיפוס בכל חלק של עלות במחצית הזמן כפי שהם יכלו רק לפני שנתיים. עם פטנטים חדשים ממתינים, הם פירסמו את התוצאות החדשות של כתב העת IEEE Antennas ו אלחוטי אותיות ריבוי.

במעבדה של וולקיס, הטקסטיל הפונקציונלי, הנקרא גם "טקסטיל אלקטרוני", נוצר בחלקו על מכונת תפירה טיפוסית - כמו סוג של אומנים ואנשי בדים עשויים להיות בבית. כמו מכונות תפירה מודרניות אחרות, זה רקמה חוט לתוך בד באופן אוטומטי על בסיס תבנית טעון באמצעות קובץ מחשב. החוקרים מחליפים חוט עם חוטי מתכת כסף דק, כי פעם רקומים, מרגיש כמו חוט מסורתי למגע.

"התחלנו עם טכנולוגיה המוכרת היטב - רקמה במכונה - ושאלנו, איך אפשר לתפקד צורות רקומות? איך אנחנו עושים אותם להעביר אותות בתדרים שימושיים, כמו טלפונים סלולריים או חיישנים בריאותיים? "אמר וולאקיס. "עכשיו, בפעם הראשונה, השגנו את הדיוק של מעגלים מודפסים מתכת מודפס, ולכן המטרה החדשה שלנו היא לנצל את הדיוק כדי לשלב מקלטים ורכיבים אלקטרוניים אחרים."

צורת הרקמה קובעת את תדירות הפעולה של האנטנה או המעגל, הסביר Kiourti.

הצורה של אנטנת פס רחב אחת, למשל, מורכבת מיותר מחצי תריסר צורות גיאומטריות משולבות, כל אחת מהן גדולה יותר מציפורן, היוצרות מעגל מסובך במרחק של כמה סנטימטרים. כל פיסת מעגל משדרת אנרגיה בתדר שונה, כך שהם מכסים מגוון רחב של אנרגיות בעת עבודה משותפת - ומכאן את היכולת "פס רחב" של האנטנה עבור הטלפון הסלולרי וגישה לאינטרנט.

"הצורה קובעת את הפונקציה, "אמרה. "ואתה אף פעם לא באמת יודע מה הצורה תצטרך מיישום אחד למשנהו. אז רצינו שתהיה לנו טכנולוגיה שיכולה לרקום כל צורה לכל יישום ".

המטרה הראשונית של החוקרים, הוסיף Kiourti, היה רק כדי להגדיל את הדיוק של רקמה ככל האפשר, אשר חייב לעבוד עם חוט כסף דק. אבל זה יצר בעיה, כי חוטים בסדר לא יכול לספק כמו מוליכות פני השטח כמו חוטים עבים. אז הם היו צריכים למצוא דרך לעבוד את החוט עדין לתוך צפיפות רקמה וצורות שיגבירו את מוליכות פני השטח, ולכן, הביצועים אנטנה / חיישן.

בעבר, החוקרים השתמשו חוט פולימר מצופה כסף עם קוטר 0.5 מ"מ, כל חוט מורכב של 600 חוטים עדינים אפילו מעוותות יחד. החוטים החדשים יש קוטר 0.1 מ"מ, עשה עם רק שבעה חוטים. כל נימה היא נחושת במרכז, אמייל עם כסף טהור.

הם לרכוש את החוט על ידי סליל במחיר של 3 סנט לכל רגל; Kiourti מעריכים כי רקמה של אנטנת פס רחב אחת כמו זו שהוזכרו לעיל צורכת על 10 מטרים של חוט, בעלות חומר של כ -30 סנט לכל אנטנה. זה פי 24 פחות יקר מאשר כאשר Volakis ו Kiourti יצרו אנטנות דומות בשנת 2014.

בחלקו, החיסכון בעלויות מגיע באמצעות פחות חוט לכל רקמה. החוקרים היו צריכים קודם לכן לערום את החוט העבה בשתי שכבות, זו על גבי זו, כדי לגרום לאנטנה לשאת אות חשמל חזק מספיק. אבל על ידי זיקוק הטכניקה שהיא וולאקיס פיתחה, Kiourti היה מסוגל ליצור את החדש, דיוק גבוהה אנטנות רק רקמה אחת רקמה של חוט עדין. אז עכשיו התהליך לוקח חצי מהזמן: רק כ 15 דקות עבור אנטנת פס רחב שהוזכרו לעיל.

היא גם שולבו כמה טכניקות משותפות לייצור המיקרואלקטרוניקה כדי להוסיף חלקים רקמות ומעגלים רקומים.

אנטנה אחת אבטיפוס נראה כמו ספירלה והוא יכול להיות רקומים לתוך בגדים כדי לשפר את קבלת הטלפון הסלולרי האות. אב טיפוס נוסף, אנטנה מתמשכת עם שבב RFID (תדר רדיו) משולב בגומי, לוקח את היישומים עבור הטכנולוגיה מעבר לבגדים. (האובייקט השני היה חלק ממחקר שנעשה עבור יצרן הצמיגים).

מעגל נוסף מזכיר את הלוגו של בלוק "O" של מדינת אוהיו, עם חוט אדום לא מוליך וחוט אפור רקום בין חוטי הכסף "כדי להוכיח כי טקסטיל אלקטרוני יכול להיות גם דקורטיבי ופונקציונלי", אמר Kiourti.

הם עשויים להיות דקורטיביים, אבל אנטנות רקומות ומעגלים באמת עובד. בדיקות הראו כי אנטנה ספירלית רקומה מדידה כ 6 אינץ 'על פני אותות מועברים בתדרים של 1 עד 5 GHz עם יעילות כמעט מושלמת. הביצועים מראים כי הספירלה תהיה מתאימה היטב לאינטרנט בפס רחב ותקשורת סלולרית.

במילים אחרות, את החולצה על הגב שלך יכול לעזור לשפר את הקבלה של הטלפון או הטאבלט החכם שאתה מחזיק - או לשלוח אותות למכשירים שלך עם נתוני ביצועים בריאותיים או אתלטיים.

העבודה מתאימה היטב לתפקיד של מדינת אוהיו כשותפה מייסדת של המפות הפונקציונליות המתקדמות של המכון האמריקאי, מרכז משאבים ייצור לאומי לתעשייה ולממשל. המכון החדש, אשר מצטרף כ -50 אוניברסיטאות ושותפים תעשייתיים, הוכרז בחודש שעבר על ידי שר ההגנה האמריקני אשטון קרטר.

Syscom חומרים מתקדמים בקולומבוס סיפק את החוטים המשמשים Volakis ו Kiourti הראשון של העבודה. חוטים עדינים בשימוש במחקר זה נרכשו מן היצרן השוויצרי Elektrisola. המחקר ממומן על ידי הקרן הלאומית למדע, ומדינת אוהיו תעניק רישיון לטכנולוגיה לצורך פיתוח נוסף.

עד אז, Volakis עושה רשימת קניות לשלב הבא של הפרויקט.

"אנחנו רוצים מכונת תפירה גדולה יותר, "אמר.

המאמר המקורי בא מתוך iconnect007