Yeni elektronik kumaş: kendi kendine çalışan, yıkanabilir, yüksek hassasiyet!
Kılavuz
Yakın zamanda, Pekin Nano Enerji ve Sistemler Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, Çin Bilimler Üniversitesi, Chongqing Üniversitesi, Pekin Moda Teknolojisi Enstitüsü, Pekin Temel Giyim Malzemesi Araştırma, Geliştirme ve Değerlendirme Laboratuvarı ve ABD'deki Georgia Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar yeni bir elektronik kumaş türü geliştirdi. , Sadece kendi kendine güç sağlamaz, aynı zamanda son derece hassas ve yıkanabilir.
arka fon
Bazen "akıllı giyim" ve "akıllı kumaşlar" olarak anılan e-tekstiller, şu anda çok sıcak bir konu ve yenilikçi yöntemlerle geleneksel tekstil endüstrisi ile yeni gelişen elektronik endüstrisinin entegrasyonunu teşvik ediyor.
Basitçe söylemek gerekirse, elektronik kumaşlar, iletken lifler, iletken iplikler, iletken kaplamalar, iletken nakış desenleri ve iletken laminatlar gibi çeşitli iletken malzemelerden ve ayrıca sensörler gibi çeşitli elektronik bileşenlerden yapılabilir. , Entegre devreler, LED'ler, OLED'ler, piller vb.
Öncelikle geçmişte tanıtılan "akıllı kumaşlar" hakkındaki klasik araştırma vakalarını gözden geçirelim:
1) Kore Bilim ve Teknoloji Akademisi'nde (KAIST) Elektrik Mühendisliği Okulu'nda profesör olan Kyung Cheol Choi liderliğindeki araştırma ekibi, OLED'i (organik ışık yayan diyot) kumaşa entegre ederek dünyanın en esnek ve güvenilir giyilebilir ekranını geliştirdi.
(Resim kaynağı: KAIST)
2) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Ohio Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar devreyi kumaşa 0,1 mm hassasiyetle işlediler. Bu kadar yüksek doğruluğun, sensörler ve bellek gibi elektronik cihazların giysilere entegrasyonunu gerçekleştirmesi bekleniyor.
(Resim kaynağı: Ohio Eyalet Üniversitesi)
3) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi, hem esneklik hem de elastikiyete sahip dokunmaya duyarlı bir fiber geliştirdi.Dokunmayı, gerginliği ve bozulmayı algılayabilir.Elektronik cihazlar için bir insan-bilgisayar etkileşimi arayüzü olarak kullanılabilir ve akıllı kumaşlara ve giyilebilir elektronik cihazlara uygulanabilir. Ve diğer birçok alan.
(Resim kaynağı: North Carolina Eyalet Üniversitesi)
4) Washington Üniversitesi, akıllı kıyafetlere dönüştürülebilen, bir apartman veya ofisin kapısını açmak için kullanılan görünmez parolaları saklayan veya akıllı telefon hareketleri için kullanılan eldivenlerin parmak uçlarına dikilebilen yeni bir akıllı kumaş türü geliştirdi. kontrol.
(Fotoğraf kredisi: Dennis Wise / Washington Üniversitesi)
5) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Drexel Üniversitesi'nden bir grup araştırmacı, piller ve süper kapasitörler gibi daha hızlı ve felaket bir şekilde sızıntı veya çarpma olasılığı daha düşük olan enerji depolama cihazlarını yapmak için kullanılabilen, kumaş malzemeye benzer bir elektrot tasarladı.
(Resim kaynağı: Drexel Üniversitesi)
6) Giysilerin dokunmaya duyarlı ve etkileşimli olmasını sağlamak için tekstilde iletken iplikler dokuyan Google'ın Jakarlı Jakar projesi.
(Resim kaynağı: Google)
7) İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan'daki (EPFL) bilim adamları, süper elastik, çok malzemeli, yüksek performanslı lifler oluşturmak için basit ve hızlı bir yöntem benimsemiştir. Bu elyaf, robot parmakları ve akıllı giysiler için bir sensör olarak kullanılabilir.
(Fotoğraf kredisi: JAlban Kakulya / EPFL)
8) Cambridge Üniversitesi, İngiltere, Çin ve İtalya'dan araştırmacılar, yıkanabilir, gerilebilir ve nefes alabilen elektronik devreleri kumaşlara doğrudan yazdırmak için geleneksel mürekkep püskürtmeli baskı teknolojisini ve ucuz, güvenli ve çevre dostu grafen mürekkeplerini kullanmak için işbirliği yaptılar. Yukarıdakiler, gelecekte akıllı kumaşların ve giyilebilir elektronik cihazların üretimine yeni bir çözüm getiriyor.
(Resim kaynağı: Felice Torrisi)
9) İsveçli bilim adamları, kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen bir piezoelektrik kumaş geliştirdiler.Kumaş üzerindeki yük ne kadar büyükse, o kadar ıslanır ve o kadar fazla elektrik üretir.
(Fotoğraf kredisi: Johan Bodell / Chalmers Teknoloji Üniversitesi)
10) Nanyang Teknoloji Üniversitesi'ndeki (NTU Singapur) bilim adamları, kesildikten, katlandıktan veya gerildikten sonra işlevini kaybetmeyecek, kumaş benzeri bir güç kaynağı tasarladılar.
(Resim kaynağı: Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur)
11) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Georgia Institute of Technology'den araştırmacılar, güneş ışığından ve egzersizden aynı anda enerji elde ederek giyilebilir cihazlara, akıllı telefonlara, akıllı cihazlara ve diğer elektronik ürünlere düşük maliyetle güç sağlayan ve seri üretilebilen bir fiber kumaş geliştirdiler. .
(Resim kaynağı: Georgia Teknoloji Enstitüsü)
12) Dallas'taki Texas Üniversitesi'nden (UTD) ve Güney Kore'deki Hanyang Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından yönetilen uluslararası bir bilimsel araştırma ekibi, gerildiğinde veya büküldüğünde elektrik üretebilen en son yüksek teknoloji iplik "Twistron" u geliştirdi.
(Resim kaynağı: UTD)
Yukarıdaki zengin vakalar aracılığıyla, elektronik tekstillerin bilgi ekranı, bilgi iletişimi, bilgi depolama, insan-bilgisayar etkileşimi, enerji depolama gibi birçok işlevini tam olarak değerlendirebiliriz. Gelecekte, elektronik kumaşlar kaçınılmaz olarak giyilebilir elektronik, akıllı donanım, sensörler, Nesnelerin İnterneti, tıbbi bakım ve diğer alanlarda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.
Yenilikçilik
Bugün, "elektronik tekstiller" hakkında yenilikçi bir araştırma vakasına odaklanalım.
Yakın zamanda, Pekin Nano Enerji ve Sistemler Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, Çin Bilimler Üniversitesi, Chongqing Üniversitesi, Pekin Moda Teknolojisi Enstitüsü, Pekin Temel Giyim Malzemesi Araştırma, Geliştirme ve Değerlendirme Laboratuvarı ve ABD'deki Georgia Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar yeni bir elektronik kumaş türü geliştirdi. , Sadece kendi kendine güç sağlamaz, aynı zamanda son derece hassas ve yıkanabilir.
(Resim kaynağı: Amerikan Kimya Derneği)
İlgili araştırma makaleleri "ACS Nano" dergisinde yayınlandı. Araştırmacılar şunları içerir: Ran Cao, Jiaona Wang, Hengyu Guo, Congju Li ve diğerleri.
teknoloji
Elektronik kumaş yeni bir kavram değildir, ancak mevcut versiyonların çoğunun şu eksiklikleri vardır: zayıf hava geçirgenliği, yıkanamaz, maliyet çok yüksek ve seri üretim zor. Bu nedenle, araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni tip elektronik kumaş, yukarıdaki tüm sınırlamaların üstesinden gelmek için tasarlanmıştır ve insan dokunuşuna karşı yüksek hassasiyete sahiptir.
Araştırmacılar, naylon kumaş üzerine bir dizi iletken karbon nanotüp elektrot yerleştirerek kendi kendine çalışan bir triboelektrik nanojeneratör yarattılar. Elektronik kumaşları yıkanabilir hale getirmek için, nanotüplerin kumaşa sıkı bir şekilde yapışmasını sağlamak için poliüretan malzemeyi (poliüretan) karbon nanotüp mürekkebe karıştırdılar. Elektrot dizisini bir parça ipekle kapladılar ve kumaşı bir bileklik haline getirdiler. Bir parmak elektronik kumaş üzerinde farklı şekillerde kaydırıldığında, elektronik kumaş, odanın diğer tarafındaki ışıkları, fanları veya mikrodalga fırınları açmak gibi programları veya ev aletlerini kontrol etmek için bilgisayarla birlikte elektrik sinyalleri üretecektir.
değer
Araştırmacılara göre, bu elektronik kumaş sadece insan derisine nefes alabilir değil, aynı zamanda yıkanabilir ve seri üretim maliyeti de düşüktür. Bu açıdan bakıldığında, bu elektronik yapının gelecekte giyilebilir cihazlara, akıllı evlere ve Nesnelerin İnternetine yeni uygulamalar getirmesi bekleniyor.
Anahtar kelime
Akıllı kumaşlar, insan-bilgisayar etkileşimi, giyilebilir teknoloji, akıllı donanım
Referans
[1] https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2018/acs-presspac-june-13-2018/e-textiles-control-home-appliances-with-the-swipe -of-a-finger-vi.html
2 Ran Cao, Xianjie Pu, Xinyu Du, Wei Yang, Jiaona Wang, Hengyu Guo, Shuyu Zhao, Zuqing Yuan, Chi Zhang, Congju Li, Zhong Lin Wang. Akıllı İnsan-Makine Etkileşimi için Kendinden Güç Alan Dokunmatik / Hareket Tribo-Sensörleri Olarak Ekran Baskılı Yıkanabilir Elektronik Tekstiller . ACS Nano, 2018; DOI: 10.1021 / acsnano.8b02477
