پیشرفت در نور-انتشار و نیرو-تولید الیاف بدون برق-

محققان با موفقیت نوع جدیدی از فیبر هوشمند را توسعه داده‌اند که می‌تواند بدون نیاز به تراشه یا باتری، انرژی تولید کند و نور ساطع کند. این فیبرهای نوآورانه جمع آوری انرژی بی سیم، سنجش و انتقال سیگنال را در یک ساختار واحد ترکیب می کنند. وقتی در منسوجات بافته می‌شوند، عملکردهایی مانند نمایش نور و تعامل مبتنی بر لمس- را امکان‌پذیر می‌کنند، همگی بدون منابع انرژی خارجی.

این تحقیق در منتشر شدعلمو یک گام بزرگ رو به جلو در توسعه الیاف کاربردی و منسوجات هوشمند در نظر گرفته می شود. این فناوری ممکن است نحوه تعامل افراد با محیط خود و با یکدیگر را تغییر دهد و در عین حال امکانات جدیدی را برای منسوجات هوشمند در صنایع مختلف باز کند.

جهتی جدید برای منسوجات پوشیدنی هوشمند

دستگاه های پوشیدنی هوشمند در حال حاضر به بخشی از زندگی روزمره تبدیل شده اند. آنها به طور گسترده در نظارت بر سلامت، مراقبت های پزشکی از راه دور و تعامل انسان و ماشین استفاده می شوند. با این حال، بیشتر وسایل الکترونیکی پوشیدنی موجود به اجزای نیمه هادی سفت و سخت یا دستگاه های مبتنی بر فیلم{2}} انعطاف پذیر متکی هستند. این سیستم ها اغلب هنگام ادغام با پارچه، راحتی، تنفس و نرمی را کاهش می دهند.

منسوجات الکترونیکی ساخته شده از الیاف هوشمند مزایای آشکاری دارند. آنها نرم تر، قابل تنفس تر هستند و برای پوشیدن طولانی مدت مناسب ترند. امروزه، بیشتر فیبرهای هوشمند با استفاده از معماری سنتی فون نیومن طراحی می‌شوند، جایی که تراشه‌های{3} مبتنی بر سیلیکون پردازش داده‌ها را مدیریت می‌کنند. ماژول های فیبر مختلف برای سنجش، منبع تغذیه و انتقال سیگنال مورد نیاز هستند. با اضافه شدن ماژول های بیشتر، پارچه ها سنگین تر، ضخیم تر و انعطاف پذیرتر می شوند.

کشف یک تراشه-معماری رایگان فیبر هوشمند

در طی یک آزمایش، یک تیم تحقیقاتی از آزمایشگاه مواد کاربردی پیشرفته یک دانشگاه پدیده غیرمنتظره ای را مشاهده کردند: فیبر زمانی که در یک میدان الکترومغناطیسی بی سیم قرار گرفت شروع به انتشار نور کرد. این کشف منجر به توسعه یک مفهوم کاملاً جدید به نام فیبر هوشمند «معماری غیر فون نویمان» شد.

برخلاف طرح‌های سنتی، این فیبر جدید برداشت انرژی، سنجش و انتقال سیگنال را در یک فیبر واحد ادغام می‌کند. نیاز به تراشه‌های جداگانه، باتری‌ها یا ماژول‌های الکترونیکی پیچیده را از بین می‌برد و وزن و سفتی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

فیبر چگونه کار می کند

میدان های الکترومغناطیسی و امواج در همه جای زندگی روزمره وجود دارد. این منابع انرژی محیطی به عنوان نیروی محرکه بی سیم برای فیبر جدید عمل می کنند. بدن انسان نقش مهمی را به عنوان رسانه ای برای تعامل انرژی ایفا می کند و به هدایت انرژی الکترومغناطیسی به یک حلقه بسته که توسط فیبر، بدن و زمین تشکیل شده است، کمک می کند.

در نمایش‌های ساده، فیبر نور ساطع می‌کند و با لمس دست انسان، الکتریسیته تولید می‌کند. این جلوه بصری توانایی آن در پاسخگویی مستقیم به تعامل انسانی را برجسته می کند.

فیبر دارای ساختار سه لایه هسته-غلاف است:

لایه هسته:یک آنتن فیبر ساخته شده از نایلون با روکش نقره- که برای تشخیص میدان های الکترومغناطیسی متناوب استفاده می شود

لایه میانی:یک لایه دی الکتریک که راندمان جفت انرژی را بهبود می بخشد

لایه بیرونی:یک لایه-میدان الکتریکی-به نور حساس-که ساطع می‌کند

مواد خام ارزان-هزینه هستند و هم تولید الیاف و هم پردازش نساجی از تکنیک‌های تولید بالغ استفاده می‌کنند.

کاربردهای عملی و پتانسیل آینده

بدون استفاده از تراشه یا باتری، محققان قبلا نمایشگرهای مبتنی بر نساجی{0}}و انتقال سیگنال بی‌سیم را با استفاده از این فیبر نشان داده‌اند. به گفته کارشناسان یک آزمایشگاه ملی اصلاح مواد فیبر، این فناوری پتانسیل بالایی برای استفاده در لباس‌ها و لوازم جانبی روزمره دارد.

هنگامی که این منسوجات در تماس با بدن انسان قرار می گیرند، می توانند حس مرئی را از طریق انتشار نور، بازخورد تعاملی و حتی روشنایی روشن ارائه دهند. حرکات و وضعیت‌های مختلف بدن می‌توانند سیگنال‌های بی‌سیم منحصربه‌فردی تولید کنند و کنترل دستگاه‌های الکترونیکی مبتنی بر ژست{1}}را ممکن می‌سازند.

این قابلیت‌های جدید می‌تواند نحوه تجربه زندگی هوشمند مردم را به‌طور قابل‌توجهی تغییر دهد و فناوری پوشیدنی را طبیعی‌تر، راحت‌تر و{0}}کارآمدتر کند.

منبع:ماشین آلات و مواد مهندسی، خبرگزاری شین هوا
(برخی از مطالب از اطلاعات عمومی تهیه شده است. لطفاً برای حذف در صورت وجود هرگونه تخلف با ما تماس بگیرید.)