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MIT可穿戴黑科技:你的衣服可由電子設(shè)備編織而成

作者: 時(shí)間:2018-08-20 來源:太平洋電腦網(wǎng) 收藏

  你知道嗎?你的衣服可由電子設(shè)備編織而成。近日,麻省理工學(xué)院的研究人員在技術(shù)方面取得重大突破,成功將包含了發(fā)光二極管(LED)和光敏二極管在內(nèi)的高速光電子半導(dǎo)體器件嵌入纖維內(nèi),織成耐水洗的柔性布料,實(shí)現(xiàn)用布料制成一個(gè)通信系統(tǒng)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201808/390755.htm

  這標(biāo)志研究人員終于實(shí)現(xiàn)將半導(dǎo)體融入紡織物以創(chuàng)造智能面料的目標(biāo),同時(shí)這也填補(bǔ)了紡織制造業(yè)中復(fù)雜功能性面料技術(shù)的空白。研究人員預(yù)測(cè)這種纖維在未來數(shù)十年內(nèi)將以指數(shù)增長(zhǎng)的速度迅速發(fā)展。

  本周,這項(xiàng)研究成果在《自然》上發(fā)表。作者分別是畢業(yè)于麻省理工學(xué)院的研究生Michael Rein,麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與電子工程系的教授、面料公司Advanced Functional Fabrics of America(AFFOA)的CEO Yoel Fink,以及一個(gè)來自AFFOA、Inman Mills、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和林肯實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)。

  光纖的傳統(tǒng)制造方法是制作一個(gè)放大版的光纖作為預(yù)制件,將預(yù)制件加熱軟化后,在張力下拉伸得到的光纖。

  制造新型纖維的關(guān)鍵突破是將一個(gè)只有沙粒大小的發(fā)光半導(dǎo)體二極管和一對(duì)極細(xì)的銅線聚合成預(yù)制件。在將纖維的加熱拉伸過程中,聚合物預(yù)制件部分液化,形成長(zhǎng)纖維,二極管沿纖維中心軸向分布并通過銅線連接。

  這個(gè)過程使用的半導(dǎo)體器件是由發(fā)光二極管(LED)和光敏二極管構(gòu)成。在拉伸過程中,半導(dǎo)體和銅線尺寸保持不變,同時(shí)纖維在兩者四周收縮,得到的光纖在織成整塊面料后,還需要經(jīng)過10次洗滌來驗(yàn)證其作為衣服材料的實(shí)用性。

  論文的第一作者Rein說:“這種新工藝給光纖制造打開了新的思路,我們不是將所有材料以液態(tài)的形式聚合在一起,而是將金屬線與顆粒狀的部件聚合在一起?!?/p>


MIT可穿戴黑科技:你的衣服可由電子設(shè)備編織而成


  聚合功能的纖維材料本身的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是天然具有防水性。為了證明這一點(diǎn),該團(tuán)隊(duì)將一些光電探測(cè)纖維放入魚缸內(nèi)。在魚缸外的讓一盞燈以光學(xué)信號(hào)的形式將音樂傳送到水中光纖。魚缸中的光纖將光脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào),最后轉(zhuǎn)換成音樂。

  雖然這種纖維制造的原理聽起來十分簡(jiǎn)單,但要實(shí)現(xiàn)保質(zhì)保量的規(guī)?;a(chǎn)則是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱難的過程。AFFOA的工作人員 開發(fā) 的這種提高纖維產(chǎn)能的方法,為實(shí)現(xiàn)這種纖維的工業(yè)化生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。與此同時(shí),Inman Mills的Marty Ellis則開發(fā)出了一項(xiàng)新技術(shù),讓功能纖維能夠通過傳統(tǒng)大規(guī)模紡織機(jī)制成紡織面料。

  Fink說:“這篇論文為將半導(dǎo)體器件結(jié)合到纖維上提供了捷徑。我們預(yù)計(jì)這種纖維技術(shù)會(huì)在未來幾年中高速發(fā)展。如今,我們已經(jīng)能夠拓展面料的一些基本功能,包括通信,照明,生理監(jiān)測(cè)等。在未來幾年,面料將能夠提供更多的智能服務(wù)。”

  Fink表示,這項(xiàng)技術(shù)最初的商業(yè)應(yīng)用將是與通信和安全相關(guān)的產(chǎn)品,第一批產(chǎn)品將于明年進(jìn)入市場(chǎng)。這將是第一個(gè)紡織物通信系統(tǒng)。他說,“我們正以前所未有的速度和規(guī)模將這項(xiàng)技術(shù)向國(guó)內(nèi)制造商推廣。從實(shí)驗(yàn)室研究到商業(yè)化的過程非常迅速。要實(shí)現(xiàn)快速的科研成果商業(yè)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是要像AFFOA一樣去建立“學(xué)術(shù)-產(chǎn)業(yè)-政府”三方合作。”

  除了商業(yè)應(yīng)用,F(xiàn)ink說,美國(guó)國(guó)防部作為AFFOA的主要支持者,也正在探索柔性硬件面料在工作制服上的應(yīng)用。

  研究人員還提到,除了通信領(lǐng)域外,這些纖維在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如,制造可測(cè)量脈搏或血氧水平的腕帶或是持續(xù)監(jiān)測(cè)傷口愈合過程的繃帶。



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