Исследователи успешно разработали новый тип интеллектуального волокна, которое может генерировать энергию и излучать свет без необходимости использования чипов или батарей. Эти инновационные волокна объединяют беспроводной сбор энергии, считывание и передачу сигналов в единую структуру. Вплетенные в ткань, они обеспечивают такие функции, как световой дисплей и сенсорное-взаимодействие, и все это без внешних источников питания.
Исследование было опубликовано вНаукаи считается важным шагом вперед в разработке функциональных волокон и умного текстиля. Эта технология может изменить то, как люди взаимодействуют с окружающей средой и друг с другом, одновременно открывая новые возможности для интеллектуального текстиля в различных отраслях.
Новое направление для умного носимого текстиля
Умные носимые устройства уже стали частью повседневной жизни. Они широко используются в мониторинге здоровья, удаленной медицинской помощи и взаимодействии человека и машины. Однако большая часть существующей носимой электроники основана на жестких полупроводниковых компонентах или устройствах на основе гибкой пленки-. Эти системы часто снижают комфорт, воздухопроницаемость и мягкость при интеграции в ткани.
Электронный текстиль, изготовленный из «умных» волокон, имеет явные преимущества. Они мягче, дышащие и лучше подходят для длительного-ношения. Сегодня большинство интеллектуальных волокон разрабатываются с использованием традиционной «архитектуры фон Неймана», где обработку данных выполняют кремниевые-чипы. Для измерения, подачи питания и передачи сигналов требуются различные оптоволоконные модули. По мере добавления дополнительных модулей ткани становятся тяжелее, толще и менее гибкими.
Открытие чипа-бесплатной архитектуры интеллектуального оптоволокна
В ходе эксперимента исследовательская группа из университетской лаборатории передовых функциональных материалов наблюдала неожиданное явление: волокно начало излучать свет, если его поместить в беспроводное электромагнитное поле. Это открытие привело к разработке совершенно новой концепции, известной как интеллектуальное волокно с «архитектурой без фон Неймана».
В отличие от традиционных конструкций, это новое волокно объединяет сбор энергии, считывание и передачу сигнала в одном волокне. Это устраняет необходимость в отдельных чипах, батареях или сложных электронных модулях, значительно снижая вес и жесткость.
Как работает волокно
Электромагнитные поля и волны присутствуют повсюду в повседневной жизни. Эти источники внешней энергии действуют как движущая сила беспроводной связи для нового волокна. Человеческое тело играет важную роль в качестве среды для энергетического взаимодействия, помогая направлять электромагнитную энергию в замкнутый контур, образованный волокном, телом и землей.
В простых демонстрациях волокно излучает свет и генерирует электричество при прикосновении человеческой руки. Этот визуальный эффект подчеркивает его способность напрямую реагировать на взаимодействие с человеком.
Волокно имеет трехслойную структуру ядро-оболочка-:
Основной слой:Волоконная антенна из-нейлона с серебряным покрытием, используемая для обнаружения переменных электромагнитных полей.
Средний слой:Диэлектрический слой, повышающий эффективность энергетической связи.
Внешний слой:Слой,-чувствительный к электрическому полю-светоизлучающий-
Сырье обходится недорого-, а при производстве волокна и обработке текстиля используются проверенные технологии производства.
Практическое применение и будущий потенциал
Без использования чипов и батарей исследователи уже продемонстрировали дисплеи на основе текстиля-и беспроводную передачу сигналов с использованием этого волокна. По мнению экспертов национальной лаборатории модификации волокнистых материалов, эта технология имеет большой потенциал для использования в повседневной одежде и аксессуарах.
Когда эти ткани вступают в контакт с телом человека, они могут обеспечивать видимые ощущения посредством излучения света, интерактивной обратной связи и даже яркого освещения. Различные движения тела и позы могут генерировать уникальные беспроводные сигналы, позволяющие управлять электронными устройствами-на основе жестов.
Эти новые возможности могут существенно изменить образ жизни людей, делая носимые технологии более естественными, удобными и-энергоэффективными.
Источник:Машиностроение и инженерные материалы, информационное агентство Синьхуа
(Некоторые материалы взяты из общедоступной информации. Пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления, если речь идет о каком-либо нарушении прав.)
