Casa > Notícies > Contingut
Informàtica a la roba? Una fita per a l'electrònica que es pot usar
Aug 22, 2018

Els investigadors que treballen per desenvolupar productes electrònics usables han aconseguit una fita: són capaços de fer rodar els circuits en teixits amb precisió de 0,1 mm, la grandària perfecta per integrar components electrònics com sensors i dispositius de memòria d'ordinador en peces de vestir.

Amb aquest avanç, els investigadors de la Universitat Estatal d'Ohio han donat el següent pas cap al disseny de peces tèxtils funcionals que recopilen, emmagatzemen o transmeten informació digital. Amb més desenvolupament, la tecnologia podria portar a camises que funcionen com a antenes per al telèfon intel·ligent o la tauleta, roba d'exercicis que supervisa el nivell de condicionament físic, equips esportius que controlen el rendiment dels atletes, un embenat que indica al metge què tan bé està el teixit sota curació o fins i tot un tap de tela flexible que detecta activitat al cervell.

Aquest últim tema és el que investiguen John Volakis, director del Laboratori d'ElectroSciència de l'Estat d'Ohio i el científic científic Asimina Kiourti. La idea és fer que els implants cerebrals, que estan en desenvolupament per tractar les condicions de l'epilèpsia a l'addicció, siguin més còmodes eliminant la necessitat d'un cablejat extern en el cos del pacient.

"Una revolució està succeint en la indústria tèxtil", va dir Volakis, que també és el Professor de la Enginyeria Elèctrica de Roy & Lois Chope a l'Ohio State. "Creiem que els tèxtils funcionals són una tecnologia habilitadora per a la comunicació i la detecció, i un dia, fins i tot, aplicacions mèdiques com la imatge i el seguiment de la salut".

Recentment, ell i Kiourti van refinar el seu mètode de fabricació patentat per crear prototips portables a una fracció del cost i en la meitat del temps que només podien fer fa dos anys. Amb les noves patents pendents, van publicar els nous resultats a la revista IEEE Antenes i Wireless Propagation Letters.

Al laboratori de Volakis, els tèxtils funcionals, també anomenats "tèxtils electrònics", es creen en part en una típica màquina de cosir de taula, el tipus que els fabricants d'artesans i aficionats poden tenir a casa. Igual que altres màquines de cosir modernes, els filaments s'enganxen a teixits automàticament basant-se en un patró carregat a través d'un fitxer informàtic. Els investigadors substitueixen el fil amb fils de metall platejat que, una vegada brodats, se senten igual que els fils tradicionals al tacte.

"Comencem amb una tecnologia que és molt coneguda, màquines de brodat, i preguntem, com podem funcionalitzar les formes brodades? Com els fem transmetre senyals a freqüències útils, com per a telèfons mòbils o sensors de salut? ", Va dir. "Ara, per primera vegada, hem aconseguit l'exactitud de les plaques de metall impresa, de manera que el nostre nou objectiu és aprofitar la precisió per incorporar receptors i altres components electrònics".

La forma del brodat determina la freqüència de funcionament de l'antena o el circuit, va explicar Kiourti.

La forma d'una antena de banda ampla, per exemple, consisteix en més de mitja dotzena de formes geomètriques entrellaçades, cada una una mica més gran que una ungla, que formen un cercle complicat a uns quants centímetres. Cada peça del cercle transmet l'energia a una freqüència diferent, de manera que cobreixen un ampli espectre d'energies quan treballen conjuntament, de manera que la capacitat de banda ampla de l'antena per a telèfons mòbils i accés a internet.

"La forma determina la funció", va dir. "I mai se sap realment la forma que necessitarà d'una aplicació a la següent. Així que volíem disposar d'una tecnologia que pogués regalar qualsevol forma per a qualsevol aplicació ".

L'objectiu inicial dels investigadors, afegit Kiourti, era només augmentar la precisió del brodat tant com fos possible, que necessitava treballar amb fils de plata fina. Però això va generar un problema, ja que els cables finals no podien proporcionar tant la conductivitat superficial com els cables gruixuts. Així que van haver de trobar una forma de treballar el fil fi en densitats i formes de brodats que augmentessin la conductivitat superficial i, per tant, el rendiment de l'antena / sensor.

Prèviament, els investigadors havien utilitzat fil de polímer recobert de plata amb un diàmetre de 0,5 mm, cada fil format per 600 filaments fins i tot més fines retorçats. Els nous fils tenen un diàmetre de 0,1 mm, fet amb només set filaments. Cada filament és de coure al centre, esmaltat amb plata pura.

Compren el cable per la bobina a un cost de 3 cèntims per peu; Kiourti va estimar que brodar una única antena de banda ampla com la que s'ha esmentat anteriorment consumeix uns 10 peus de fil, per un cost material d'uns 30 cèntims per antena. Això és 24 vegades menys costós que quan Volakis i Kiourti van crear antenes similars el 2014.

En part, l'estalvi de costos prové d'utilitzar menys fil per brodat. Els investigadors havien de poder apilar el fil més gruixut en dues capes, una sobre l'altra, per fer que l'antena tingués un senyal elèctric prou fort. Però, refinant la tècnica que ella i Volakis van desenvolupar, Kiourti va poder crear les noves antenes d'alta precisió en només una capa brodada del fil més fi. Així que ara el procés triga la meitat del temps: només uns 15 minuts per l'antena de banda ampla esmentada anteriorment.

També ha incorporat algunes tècniques comunes a la fabricació de microelectrònica per afegir peces a antenes i circuits brodats.

Una antena de prototip sembla una espiral i es pot rodejar en roba per millorar la recepció del senyal de telèfon mòbil. Un altre prototip, una antena estirable amb un xip integrat RFID (radiofreqüència d'identificació de freqüència) incrustat en cautxú, porta les aplicacions per a la tecnologia més enllà de la indumentària. (Aquest últim objecte va ser part d'un estudi realitzat per a un fabricant de pneumàtics).

Un altre circuit s'assembla al logotip del "O" del bloc de l'estat d'Ohio, amb un rosat escarlata i no-conductor brodat entre els fils de plata "per demostrar que els tèxtils electrònics poden ser decoratius i funcionals", va dir Kiourti.

Poden ser decoratius, però les antenes i els circuits brodats funcionen. Les proves van mostrar que una antena de cargol brodada que mesura aproximadament sis polzades a través de senyals transmesos a freqüències d'1 a 5 GHz amb una eficiència gairebé perfecta. El rendiment suggereix que l'espiral seria molt adequada per a Internet de banda ampla i comunicació cel·lular.

En altres paraules, la camisa a l'esquena pot ajudar a augmentar la recepció del telèfon intel·ligent o la tauleta que està sostenint, o enviar senyals als vostres dispositius amb dades de rendiment esportives o de salut.

El treball s'adapta perfectament al paper de l'Estat d'Ohio com a soci fundador del Advanced Functional Fabrics of America Institute, un centre nacional de recursos de fabricació per a la indústria i el govern. El nou institut, que s'uneix a unes 50 universitats i socis industrials, va ser anunciat a principis de mes pel secretari de Defensa dels EUA, Ashton Carter.

Els materials avançats de Syscom a Columbus van proporcionar els fils utilitzats en el treball inicial de Volakis i Kiourti. Els fils més finals utilitzats en aquest estudi van ser comprats del fabricant suís Elektrisola. La investigació està finançada per la National Science Foundation, i l'Estat d'Ohio autoritzarà la tecnologia per a un major desenvolupament.

Fins llavors, Volakis està realitzant una llista de compres per a la propera fase del projecte.

"Volem una màquina de cosir més gran", va dir.

L'article original ve de iconnect007