Οι ερευνητές ανέπτυξαν με επιτυχία έναν νέο τύπο έξυπνης ίνας που μπορεί να παράγει ενέργεια και να εκπέμπει φως χωρίς να χρειάζεται τσιπ ή μπαταρίες. Αυτές οι καινοτόμες ίνες συνδυάζουν ασύρματη συλλογή ενέργειας, ανίχνευση και μετάδοση σήματος σε μια ενιαία δομή. Όταν υφαίνονται σε υφάσματα, επιτρέπουν λειτουργίες όπως προβολή φωτός και αλληλεπίδραση{2}}που βασίζεται στην αφή, όλα χωρίς εξωτερικές πηγές ενέργειας.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στοΕπιστήμηκαι θεωρείται ένα σημαντικό βήμα προόδου στην ανάπτυξη λειτουργικών ινών και έξυπνων υφασμάτων. Η τεχνολογία μπορεί να αναδιαμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους και μεταξύ τους, ανοίγοντας παράλληλα νέες δυνατότητες για έξυπνα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα σε πολλές βιομηχανίες.
Μια νέα κατεύθυνση για έξυπνα φορητά κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα
Οι έξυπνες φορητές συσκευές έχουν ήδη γίνει μέρος της καθημερινότητας. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην παρακολούθηση της υγείας, στην απομακρυσμένη ιατρική περίθαλψη και στην αλληλεπίδραση ανθρώπου-μηχανής. Ωστόσο, τα περισσότερα υπάρχοντα φορητά ηλεκτρονικά βασίζονται σε άκαμπτα εξαρτήματα ημιαγωγών ή σε συσκευές που βασίζονται σε εύκαμπτο φιλμ-. Αυτά τα συστήματα συχνά μειώνουν την άνεση, την αναπνοή και την απαλότητα όταν ενσωματώνονται σε υφάσματα.
Τα ηλεκτρονικά υφάσματα κατασκευασμένα από έξυπνες ίνες προσφέρουν σαφή πλεονεκτήματα. Είναι πιο μαλακά, πιο αναπνεύσιμα και πιο κατάλληλα για μακροχρόνια-χρήση. Σήμερα, οι περισσότερες έξυπνες ίνες σχεδιάζονται χρησιμοποιώντας μια παραδοσιακή "αρχιτεκτονική von Neumann", όπου τα τσιπ{3}}με βάση το πυρίτιο χειρίζονται την επεξεργασία δεδομένων. Απαιτούνται διαφορετικές μονάδες ινών για την ανίχνευση, την παροχή ρεύματος και τη μετάδοση σήματος. Καθώς προστίθενται περισσότερες μονάδες, τα υφάσματα γίνονται πιο βαριά, παχύτερα και λιγότερο εύκαμπτα.
Ανακάλυψη ενός τσιπ-Δωρεάν αρχιτεκτονική έξυπνων ινών
Κατά τη διάρκεια ενός πειράματος, μια ερευνητική ομάδα από το εργαστήριο προηγμένων λειτουργικών υλικών ενός πανεπιστημίου παρατήρησε ένα απροσδόκητο φαινόμενο: μια ίνα άρχισε να εκπέμπει φως όταν τοποθετήθηκε σε ένα ασύρματο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτή η ανακάλυψη οδήγησε στην ανάπτυξη μιας εντελώς νέας ιδέας γνωστής ως έξυπνης ίνας «μη-φον Νόιμαν αρχιτεκτονική».
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά σχέδια, αυτή η νέα ίνα ενσωματώνει τη συλλογή ενέργειας, την αίσθηση και τη μετάδοση σήματος σε μια ενιαία ίνα. Καταργεί την ανάγκη για ξεχωριστά τσιπ, μπαταρίες ή πολύπλοκες ηλεκτρονικές μονάδες, μειώνοντας σημαντικά το βάρος και την ακαμψία.
Πώς λειτουργεί η ίνα
Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και τα κύματα είναι παντού στην καθημερινή ζωή. Αυτές οι πηγές ενέργειας περιβάλλοντος λειτουργούν ως η ασύρματη κινητήρια δύναμη για τη νέα ίνα. Το ανθρώπινο σώμα παίζει σημαντικό ρόλο ως μέσο ενεργειακής αλληλεπίδρασης, βοηθώντας στην καθοδήγηση της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας σε έναν κλειστό βρόχο που σχηματίζεται από την ίνα, το σώμα και το έδαφος.
Σε απλές επιδείξεις, η ίνα εκπέμπει φως και παράγει ηλεκτρισμό όταν την αγγίζει ανθρώπινο χέρι. Αυτό το οπτικό αποτέλεσμα αναδεικνύει την ικανότητά του να ανταποκρίνεται άμεσα στην ανθρώπινη αλληλεπίδραση.
Η ίνα διαθέτει δομή πυρήνα-θηκάρι τριών-στρώσεων:
Βασικό στρώμα:Μια κεραία από ίνες κατασκευασμένη από-νάιλον επικαλυμμένο με ασήμι, που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση εναλλασσόμενων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων
Μεσαία στρώση:Ένα διηλεκτρικό στρώμα που βελτιώνει την απόδοση ενεργειακής σύζευξης
Εξωτερικό στρώμα:Ένα στρώμα που εκπέμπει-ηλεκτρικό πεδίο-ευαίσθητο στο φως-
Οι πρώτες ύλες είναι χαμηλού-κόστους και τόσο η παραγωγή ινών όσο και η επεξεργασία υφασμάτων χρησιμοποιούν ώριμες τεχνικές κατασκευής.
Πρακτικές εφαρμογές και μελλοντικές δυνατότητες
Χωρίς τη χρήση τσιπ ή μπαταριών, οι ερευνητές έχουν ήδη επιδείξει οθόνες-που βασίζονται σε ύφασμα και ασύρματη μετάδοση σήματος χρησιμοποιώντας αυτήν την ίνα. Σύμφωνα με ειδικούς από ένα εθνικό εργαστήριο για την τροποποίηση υλικού ινών, αυτή η τεχνολογία έχει ισχυρές δυνατότητες για χρήση σε καθημερινά ρούχα και αξεσουάρ.
Όταν αυτά τα υφάσματα έρχονται σε επαφή με το ανθρώπινο σώμα, μπορούν να παρέχουν ορατή αίσθηση μέσω εκπομπής φωτός, διαδραστικής ανάδρασης και ακόμη και έντονου φωτισμού. Διαφορετικές κινήσεις και στάσεις του σώματος μπορούν να δημιουργήσουν μοναδικά ασύρματα σήματα, επιτρέποντας τον έλεγχο των ηλεκτρονικών συσκευών βάσει χειρονομιών-.
Αυτές οι νέες δυνατότητες θα μπορούσαν να αλλάξουν σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι βιώνουν την έξυπνη ζωή, καθιστώντας την τεχνολογία wearable πιο φυσική, άνετη και-ενεργειακά αποδοτική.
Πηγή:Μηχανήματα & Μηχανικά Υλικά, Πρακτορείο Ειδήσεων Xinhua
(Κάποιο περιεχόμενο προέρχεται από δημόσιες πληροφορίες. Επικοινωνήστε μαζί μας για κατάργηση εάν πρόκειται για παραβίαση.)
