Rumah > Berita > Konten
Komputer Dalam Pakaian Anda? Sebuah Tonggak Untuk Elektronik Yang Dapat Dipakai
Aug 22, 2018

Para peneliti yang bekerja untuk mengembangkan wearable electronicshave mencapai tonggak sejarah: Mereka mampu menyulam sirkuit menjadi kain dengan presisi 0,1 mm — ukuran yang sempurna untuk mengintegrasikan komponen elektronik seperti sensor dan perangkat memori komputer ke dalam pakaian.

Dengan kemajuan ini, para peneliti Ohio State University telah mengambil langkah berikutnya menuju rancangan tekstil fungsional — pakaian yang mengumpulkan, menyimpan, atau mengirim informasi digital. Dengan perkembangan lebih lanjut, teknologi ini dapat mengarah ke kaos yang bertindak sebagai antena untuk ponsel pintar atau tablet, pakaian olahraga yang memantau tingkat kebugaran Anda, peralatan olahraga yang memantau kinerja atlet, perban yang memberi tahu dokter seberapa baik jaringan di bawahnya. penyembuhan — atau bahkan topi kain fleksibel yang merasakan aktivitas di otak.

Barang terakhir itu adalah salah satu yang John Volakis, direktur Laboratorium ElectroScience di Ohio State, dan ilmuwan peneliti Asimina Kiourti sedang menyelidiki. Idenya adalah untuk membuat implan otak, yang sedang dikembangkan untuk mengobati kondisi dari epilepsi hingga kecanduan, lebih nyaman dengan menghilangkan kebutuhan untuk pengkabelan eksternal pada tubuh pasien.

"Sebuah revolusi sedang terjadi di industri tekstil," kata Volakis, yang juga Ketua Jurusan Teknik Listrik Roy & Lois Chope di Ohio State. “Kami percaya bahwa tekstil fungsional adalah teknologi yang memungkinkan untuk komunikasi dan penginderaan — dan satu hari bahkan aplikasi medis seperti pencitraan dan pemantauan kesehatan.”

Baru-baru ini, dia dan Kiourti menyempurnakan metode fabrikasi mereka yang dipatenkan untuk membuat prototipe yang dapat dikenakan pada sebagian kecil dari biaya dan dalam setengah waktu karena mereka hanya bisa dua tahun yang lalu. Dengan paten baru yang tertunda, mereka menerbitkan hasil baru dalam jurnal IEEE Antennas dan Wireless Propagation Letters.

Di laboratorium Volakis, tekstil fungsional, juga disebut "e-textiles," dibuat sebagian pada mesin jahit meja khas — jenis yang mungkin digunakan oleh pengrajin dan pengrajin kain di rumah. Seperti mesin jahit modern lainnya, ia menyulam benang ke dalam kain secara otomatis berdasarkan pola yang dimuat melalui file komputer. Para peneliti mengganti benang dengan kabel logam perak halus yang, setelah disulam, terasa sama dengan benang tradisional untuk disentuh.

“Kami mulai dengan teknologi yang sangat terkenal — mesin bordir — dan kami bertanya, bagaimana kita bisa memfungsikan bentuk-bentuk bersulam? Bagaimana kita membuat mereka mengirimkan sinyal pada frekuensi yang berguna, seperti untuk ponsel atau sensor kesehatan? ”Kata Volakis. "Sekarang, untuk pertama kalinya, kami telah mencapai keakuratan papan sirkuit logam tercetak, sehingga tujuan baru kami adalah memanfaatkan ketepatan untuk menggabungkan receiver dan komponen elektronik lainnya."

Bentuk sulaman menentukan frekuensi operasi antena atau sirkuit, jelas Kiourti.

Bentuk satu antena broadband, misalnya, terdiri dari lebih dari setengah lusin bentuk geometris yang saling terkait, masing-masing sedikit lebih besar dari kuku, yang membentuk lingkaran rumit beberapa inci. Setiap bagian lingkaran memancarkan energi pada frekuensi yang berbeda, sehingga mereka mencakup spektrum energi yang luas ketika bekerja bersama — maka kemampuan "broadband" dari antena untuk telepon seluler dan akses internet.

"Bentuk menentukan fungsi," katanya. “Dan Anda tidak pernah benar-benar tahu bentuk apa yang Anda perlukan dari satu aplikasi ke aplikasi berikutnya. Jadi kami ingin memiliki teknologi yang dapat menyulam bentuk apa pun untuk aplikasi apa pun. ”

Tujuan awal para peneliti, Kiourti menambahkan, adalah hanya untuk meningkatkan ketepatan sulam sebanyak mungkin, yang mengharuskan bekerja dengan kawat perak halus. Tapi itu menciptakan masalah, di mana kabel yang bagus tidak bisa memberikan konduktivitas permukaan sebanyak kabel tebal. Jadi mereka harus menemukan cara untuk mengolah benang halus ke dalam kerapatan dan bentuk bordir yang akan meningkatkan konduktivitas permukaan dan, dengan demikian, kinerja antena / sensor.

Sebelumnya, para peneliti telah menggunakan benang polimer berlapis perak dengan diameter 0,5 mm, masing-masing benang terdiri dari 600 filamen yang lebih halus yang dipilin menjadi satu. Benang baru memiliki diameter 0,1 mm, dibuat dengan hanya tujuh filamen. Setiap filamen adalah tembaga di tengahnya, dilapisi dengan perak murni.

Mereka membeli kawat dengan spool dengan biaya 3 sen per kaki; Kiourti memperkirakan bahwa menyulam satu antena broadband seperti yang disebutkan di atas menghabiskan sekitar 10 kaki benang, dengan biaya bahan sekitar 30 sen per antena. Itu 24 kali lebih murah dibandingkan ketika Volakis dan Kiourti menciptakan antena serupa pada tahun 2014.

Sebagian, penghematan biaya berasal dari menggunakan lebih sedikit benang per bordir. Para peneliti sebelumnya harus menumpuk benang tebal dalam dua lapisan, satu di atas yang lain, untuk membuat antena membawa sinyal listrik yang cukup kuat. Tetapi dengan memperbaiki teknik yang dia dan Volakis kembangkan, Kiourti mampu menciptakan antena baru yang presisi tinggi hanya dalam satu lapisan sulaman dari benang yang lebih halus. Jadi sekarang prosesnya membutuhkan separuh waktu: hanya sekitar 15 menit untuk antena broadband yang disebutkan di atas.

Dia juga memasukkan beberapa teknik umum untuk manufaktur mikroelektronika untuk menambahkan bagian ke antena dan sirkuit bordir.

Salah satu antena prototipe tampak seperti spiral dan dapat disulam menjadi pakaian untuk meningkatkan penerimaan sinyal telepon seluler. Prototipe lain, antena yang dapat direnggangkan dengan chip RFID (identifikasi frekuensi radio) terintegrasi yang tertanam dalam karet, mengambil aplikasi untuk teknologi di luar pakaian. (Objek yang terakhir adalah bagian dari penelitian yang dilakukan untuk produsen ban.)

Namun sirkuit lain menyerupai Ohio State Block "O" logo, dengan benang merah dan abu-abu non-konduktif di antara kabel perak "untuk menunjukkan bahwa e-tekstil dapat menjadi dekoratif dan fungsional," kata Kiourti.

Mereka mungkin dekoratif, tetapi antena dan sirkuit bersulam benar-benar bekerja. Pengujian menunjukkan bahwa antena spiral bersulam berukuran sekitar enam inci di antara sinyal yang dipancarkan pada frekuensi 1 hingga 5 GHz dengan efisiensi hampir sempurna. Kinerja menunjukkan bahwa spiral akan cocok untuk internet broadband dan komunikasi seluler.

Dengan kata lain, baju di punggung Anda dapat membantu meningkatkan penerimaan ponsel pintar atau tablet yang Anda pegang - atau mengirim sinyal ke perangkat Anda dengan data kinerja kesehatan atau atletik.

Pekerjaan ini sangat cocok dengan peran Ohio State sebagai mitra pendiri Advanced Fungsional Fabrics of America Institute, pusat sumber daya manufaktur nasional untuk industri dan pemerintah. Lembaga baru, yang bergabung dengan sekitar 50 universitas dan mitra industri, diumumkan awal bulan ini oleh Menteri Pertahanan AS Ashton Carter.

Bahan Syscom Advanced di Columbus menyediakan benang yang digunakan dalam karya awal Volakis dan Kiourti. Benang halus yang digunakan dalam penelitian ini dibeli dari pabrikan Elektrisola dari Swiss. Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation, dan Ohio State akan lisensi teknologi untuk pengembangan lebih lanjut.

Sampai saat itu, Volakis sedang membuat daftar belanja untuk tahap berikutnya dari proyek.

"Kami menginginkan mesin jahit yang lebih besar," katanya.

Artikel asli berasal dari iconnect007