研究者らは、チップやバッテリーを必要とせずに電力を生成し発光できる新しいタイプのスマートファイバーの開発に成功した。これらの革新的なファイバーは、無線エネルギーハーベスティング、センシング、信号伝送を単一の構造に組み合わせています。テキスタイルに織り込むと、外部電源なしで光の表示やタッチベースのインタラクションなどの機能が可能になります。-
この研究は、科学機能性繊維とスマートテキスタイルの開発における大きな前進と考えられています。このテクノロジーは、人々が環境と相互作用する方法を再構築すると同時に、複数の業界にわたるインテリジェント繊維の新たな可能性を開く可能性があります。
スマートウェアラブルテキスタイルの新たな方向性
スマート ウェアラブル デバイスはすでに日常生活の一部になっています。これらは、健康状態の監視、遠隔医療、人間と機械の相互作用に広く使用されています。ただし、既存のウェアラブル電子機器のほとんどは、剛性の半導体コンポーネントまたは柔軟なフィルムベースのデバイスに依存しています。{2}}これらのシステムは、生地に組み込まれると、快適性、通気性、柔らかさが低下することがよくあります。
スマートファイバーから作られた電子テキスタイルには明らかな利点があります。より柔らかく、通気性が高く、長時間の着用に適しています。-現在、ほとんどのスマート ファイバーは、シリコン ベースのチップがデータ処理を処理する従来の「フォン ノイマン アーキテクチャ」を使用して設計されています。-センシング、電源、信号伝送にはさまざまなファイバーモジュールが必要です。モジュールが追加されると、生地は重くなり、厚くなり、柔軟性が低下します。
チップの発見-無料のスマート ファイバー アーキテクチャ
大学の先端機能材料研究室の研究チームは、実験中に、ファイバーが無線電磁場に置かれると発光し始めるという予期せぬ現象を観察した。この発見は、「非ノイマン アーキテクチャ」スマート ファイバーとして知られるまったく新しいコンセプトの開発につながりました。
従来の設計とは異なり、この新しいファイバーはエネルギーハーベスティング、センシング、信号伝送を 1 つのファイバーに統合します。個別のチップ、バッテリー、複雑な電子モジュールの必要性がなくなり、重量と剛性が大幅に軽減されます。
繊維の仕組み
電磁場と波は日常生活のいたるところに存在します。これらの周囲エネルギー源は、新しいファイバーのワイヤレス駆動力として機能します。人体はエネルギー相互作用の媒体として重要な役割を果たし、繊維、人体、地面によって形成される閉ループに電磁エネルギーを誘導するのに役立ちます。
簡単なデモンストレーションでは、人間の手が触れるとファイバーが発光し、電気が発生します。この視覚効果は、人間のインタラクションに直接応答する能力を強調しています。
このファイバーは、3 層のコアとシース構造を備えています。-
コア層:交流電磁界の感知に使用される、銀-でコーティングされたナイロン製のファイバー アンテナ
中間層:エネルギー結合効率を向上させる誘電体層
外層:電場{0}}感応性発光-層
原材料は低コストで、繊維の製造と繊維加工の両方に成熟した製造技術が使用されています。{0}
実用化と将来性
研究者らは、チップやバッテリーを使用せずに、繊維ベースのディスプレイとこのファイバーを使用した無線信号伝送をすでに実証しています。{0}繊維材料改質に関する国立研究所の専門家によると、この技術は日常の衣類やアクセサリーに使用できる大きな可能性があるとのことです。
これらのテキスタイルが人体と接触すると、発光、インタラクティブなフィードバック、さらには明るい照明を通じて視覚的なセンシングを提供できます。さまざまな体の動きや姿勢によって独自の無線信号が生成され、ジェスチャーベースの電子機器の制御が可能になります。-
これらの新機能は、ウェアラブル テクノロジーをより自然で快適、エネルギー効率の高いものにし、人々のスマートな生活体験を大きく変える可能性があります。-
ソース：機械工学材料、新華社通信
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