Forskere har med suksess utviklet en ny type smart fiber som kan generere strøm og sende ut lys uten behov for brikker eller batterier. Disse innovative fibrene kombinerer trådløs energiinnsamling, sensing og signaloverføring i en enkelt struktur. Når de er vevd inn i tekstiler, muliggjør de funksjoner som lysdisplay og berøringsbasert-interaksjon, alt uten eksterne strømkilder.
Forskningen ble publisert iVitenskapog anses som et stort fremskritt i utviklingen av funksjonelle fibre og smarte tekstiler. Teknologien kan omforme hvordan mennesker samhandler med miljøet og med hverandre, samtidig som det åpner nye muligheter for intelligente tekstiler på tvers av flere bransjer.
En ny retning for smarte, bærbare tekstiler
Smarte bærbare enheter har allerede blitt en del av hverdagen. De er mye brukt i helseovervåking, ekstern medisinsk behandling og interaksjon mellom mennesker og maskiner. Imidlertid er de fleste eksisterende bærbare elektronikk avhengige av stive halvlederkomponenter eller fleksible film-baserte enheter. Disse systemene reduserer ofte komfort, pusteevne og mykhet når de er integrert i stoffer.
Elektroniske tekstiler laget av smarte fibre gir klare fordeler. De er mykere, mer pustende og bedre egnet for lang-bruk. I dag er de fleste smarte fibre designet med en tradisjonell «von Neumann-arkitektur», der silisium-baserte brikker håndterer databehandling. Ulike fibermoduler kreves for sensing, strømforsyning og signaloverføring. Etter hvert som flere moduler legges til, blir stoffene tyngre, tykkere og mindre fleksible.
Discovery of a Chip-Gratis Smart Fiber Architecture
Under et eksperiment observerte et forskerteam fra et universitets avanserte funksjonelle materiallaboratorium et uventet fenomen: en fiber begynte å avgi lys når den ble plassert i et trådløst elektromagnetisk felt. Denne oppdagelsen førte til utviklingen av et helt nytt konsept kjent som en "non-von Neumann architecture" smart fiber.
I motsetning til tradisjonelle design, integrerer denne nye fiberen energiinnsamling, sensing og signaloverføring i en enkelt fiber. Det fjerner behovet for separate brikker, batterier eller komplekse elektroniske moduler, noe som reduserer vekt og stivhet betydelig.
Hvordan fiberen fungerer
Elektromagnetiske felt og bølger er overalt i dagliglivet. Disse omgivende energikildene fungerer som den trådløse drivkraften for den nye fiberen. Menneskekroppen spiller en viktig rolle som medium for energiinteraksjon, og hjelper til med å lede elektromagnetisk energi inn i en lukket sløyfe dannet av fiberen, kroppen og bakken.
I enkle demonstrasjoner avgir fiberen lys og genererer elektrisitet når den berøres av en menneskehånd. Denne visuelle effekten fremhever dens evne til å reagere direkte på menneskelig interaksjon.
Fiberen har en tre-lags kjerne-skjedestruktur:
Kjernelag:En fiberantenne laget av sølv-belagt nylon, brukt til å registrere vekslende elektromagnetiske felt
Mellomlag:Et dielektrisk lag som forbedrer energikoblingseffektiviteten
Ytre lag:Et elektrisk-felt-følsomt lys-lag
Råvarene er lave-, og både fiberproduksjon og tekstilforedling bruker modne produksjonsteknikker.
Praktiske bruksområder og fremtidig potensial
Uten å bruke brikker eller batterier har forskere allerede demonstrert tekstil-baserte skjermer og trådløs signaloverføring ved hjelp av denne fiberen. Ifølge eksperter fra et nasjonalt laboratorium for modifisering av fibermaterialer har denne teknologien et sterkt potensial for bruk i hverdagsklær og tilbehør.
Når disse tekstilene kommer i kontakt med menneskekroppen, kan de gi synlig sansing gjennom lysutslipp, interaktiv tilbakemelding og til og med skarp belysning. Ulike kroppsbevegelser og holdninger kan generere unike trådløse signaler, som muliggjør gest-basert-kontroll av elektroniske enheter.
Disse nye egenskapene kan i betydelig grad endre hvordan folk opplever smart livsstil, og gjøre bærbar teknologi mer naturlig, komfortabel og-energieffektiv.
Kilde:Maskiner og ingeniørmaterialer, Xinhua News Agency
(Noe innhold hentet fra offentlig informasjon. Kontakt oss for fjerning hvis noen krenkelse er involvert.)
