Forskere har med succes udviklet en ny type smart fiber, der kan generere strøm og udsende lys uden behov for chips eller batterier. Disse innovative fibre kombinerer trådløs energiindsamling, sensing og signaltransmission i en enkelt struktur. Når de er vævet ind i tekstiler, muliggør de funktioner såsom lysdisplay og berøringsbaseret-interaktion, alt sammen uden eksterne strømkilder.
Forskningen blev offentliggjort iVidenskabog betragtes som et stort skridt fremad i udviklingen af funktionelle fibre og smarte tekstiler. Teknologien kan omforme, hvordan mennesker interagerer med deres miljø og med hinanden, samtidig med at den åbner nye muligheder for intelligente tekstiler på tværs af flere industrier.
En ny retning for smarte, bærbare tekstiler
Smarte bærbare enheder er allerede blevet en del af hverdagen. De bruges i vid udstrækning til sundhedsovervågning, fjernmedicinsk behandling og interaktion mellem mennesker og maskiner. De fleste eksisterende bærbare elektronik er dog afhængige af stive halvlederkomponenter eller fleksible film-baserede enheder. Disse systemer reducerer ofte komfort, åndbarhed og blødhed, når de integreres i stoffer.
Elektroniske tekstiler lavet af smarte fibre giver klare fordele. De er blødere, mere åndbare og bedre egnet til længere-brug. I dag er de fleste smarte fibre designet ved hjælp af en traditionel "von Neumann-arkitektur", hvor silicium-baserede chips håndterer databehandling. Forskellige fibermoduler er nødvendige til sensing, strømforsyning og signaltransmission. Efterhånden som flere moduler tilføjes, bliver stofferne tungere, tykkere og mindre fleksible.
Opdagelse af en chip-Gratis Smart Fiber-arkitektur
Under et eksperiment observerede et forskerhold fra et universitets avancerede funktionelle materialelaboratorium et uventet fænomen: en fiber begyndte at udsende lys, når den blev anbragt i et trådløst elektromagnetisk felt. Denne opdagelse førte til udviklingen af et helt nyt koncept kendt som en "non-von Neumann architecture" smart fiber.
I modsætning til traditionelle designs integrerer denne nye fiber energihøst, sensing og signaltransmission i en enkelt fiber. Det fjerner behovet for separate chips, batterier eller komplekse elektroniske moduler, hvilket reducerer vægt og stivhed betydeligt.
Hvordan fiberen virker
Elektromagnetiske felter og bølger er overalt i dagligdagen. Disse omgivende energikilder fungerer som den trådløse drivkraft for den nye fiber. Den menneskelige krop spiller en vigtig rolle som et medium for energiinteraktion og hjælper med at lede elektromagnetisk energi ind i en lukket sløjfe dannet af fiberen, kroppen og jorden.
I simple demonstrationer udsender fiberen lys og genererer elektricitet, når den berøres af en menneskehånd. Denne visuelle effekt fremhæver dens evne til at reagere direkte på menneskelig interaktion.
Fiberen har en tre-lags kerne-kappestruktur:
Kernelag:En fiberantenne lavet af sølv-belagt nylon, der bruges til at registrere vekslende elektromagnetiske felter
Mellemlag:Et dielektrisk lag, der forbedrer energikoblingseffektiviteten
Yderste lag:Et elektrisk-felt-følsomt lys-lag
Råvarerne er lave-og både fiberproduktion og tekstilforarbejdning bruger modne fremstillingsteknikker.
Praktiske anvendelser og fremtidigt potentiale
Uden at bruge chips eller batterier har forskere allerede demonstreret tekstil-baserede skærme og trådløs signaltransmission ved hjælp af denne fiber. Ifølge eksperter fra et nationalt laboratorium for modifikation af fibermaterialer har denne teknologi et stort potentiale til brug i hverdagstøj og tilbehør.
Når disse tekstiler kommer i kontakt med den menneskelige krop, kan de give synlig sansning gennem lysemission, interaktiv feedback og endda skarp belysning. Forskellige kropsbevægelser og kropsstillinger kan generere unikke trådløse signaler, hvilket muliggør gestusbaseret-kontrol af elektroniske enheder.
Disse nye funktioner kan i væsentlig grad ændre, hvordan folk oplever smart livsstil, og gøre bærbar teknologi mere naturlig, komfortabel og energieffektiv-.
Kilde:Maskiner og tekniske materialer, Xinhua News Agency
(Noget indhold stammer fra offentlige oplysninger. Kontakt os venligst for fjernelse, hvis der er en krænkelse involveret).
