可穿戴半導(dǎo)體布料專注于智能服裝的新設(shè)計(jì)

新的半導(dǎo)體嵌入式布料是為生物醫(yī)學(xué)，軍事和通信應(yīng)用提供新一代智能服裝的缺失環(huán)節(jié)。在過(guò)去幾年中，研究人員已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，開(kāi)發(fā)了包括傳感器和其他電子元件在內(nèi)的紡織品，以支持智能服裝的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì) - 與其他科學(xué)家合作 -通過(guò)開(kāi)發(fā)嵌入半導(dǎo)體的布料，在推動(dòng)這些技術(shù)方面取得了重大突破。研究人員認(rèn)為，他們的研究結(jié)果可以加速可穿戴技術(shù)的發(fā)展。

具體而言，來(lái)自學(xué)術(shù)界和私營(yíng)部門的研究人員已將高速光電半導(dǎo)體器件嵌入光纖中，然后將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎米鞲呖萍纪ㄐ畔到y(tǒng)的柔軟可清洗織物。研究人員在麻省理工學(xué)院的新聞發(fā)布會(huì)上表示，南卡羅來(lái)納州的Inman Mills公司制造了這種布料，生產(chǎn)出一種人們可以穿的“軟硬件”。

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麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與電氣工程教授Yoel Fink說(shuō)：“我們預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將出現(xiàn)'摩爾定律'模擬纖維。”該研究由麻省理工學(xué)院，Inman Mills，美國(guó)高級(jí)功能性織物工業(yè)組織(AFFOA)，林肯實(shí)驗(yàn)室和瑞士洛桑的EPFL合作完成。“它已經(jīng)允許我們擴(kuò)展面料的基本功能，包括通信，照明，生理監(jiān)測(cè)等，”Fink在麻省理工學(xué)院的發(fā)布中說(shuō)。

同時(shí)也是AFFOA總裁的Fink表示，面料是可穿戴技術(shù)真正發(fā)展中缺失的環(huán)節(jié)，將迎來(lái)服裝帶來(lái)“增值服務(wù)，不再僅僅選擇美學(xué)和舒適性的時(shí)代”。 ”

預(yù)制件處于緊張狀態(tài)

在過(guò)去，研究人員通過(guò)制作一種稱為“預(yù)制棒”的圓柱形物體開(kāi)發(fā)光纖 - 基本上是一種放大的光纖模型，然后將其加熱。然后，他們?cè)趶埩ο孪蛳吕浕牟牧?，并收集?dǎo)致線軸的纖維。研究人員為生產(chǎn)新纖維所做的工作是對(duì)預(yù)制棒進(jìn)行兩項(xiàng)重要補(bǔ)充：發(fā)光半導(dǎo)體二極管的大小為一粒沙子，一對(duì)銅線是頭發(fā)寬度的一小部分。

在纖維拉伸過(guò)程中在爐子中加熱預(yù)制棒使其部分液化，形成長(zhǎng)纖維，二極管沿其中心排列并通過(guò)銅線連接。這些二極管 - 包括LED和光電傳感 - 都是采用標(biāo)準(zhǔn)微芯片技術(shù)制造的堅(jiān)固元件。研究人員說(shuō)，他們保持尺寸，而在繪圖過(guò)程中一切都在周圍收縮。

“這種方法為制造纖維的過(guò)程增添了新的見(jiàn)解，”前麻省理工學(xué)院研究生邁克爾·萊恩說(shuō)，他開(kāi)發(fā)了導(dǎo)致新工藝的概念。“我們不是將所有材料以液態(tài)吸收在一起，而是將顆粒形式的設(shè)備與細(xì)金屬線混合在一起。”

他們說(shuō)，研究人員將所得纖維織成的織物洗滌10次，以證明它們適合制作衣服。他們還測(cè)試了它在水中的功能，將一些具有光敏能力的纖維置于魚(yú)缸中，并在那里存活數(shù)周。

該團(tuán)隊(duì)在Nature雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于其工作的論文。研究人員的目標(biāo)是最早在明年將第一批采用這種技術(shù)的商業(yè)產(chǎn)品推向市場(chǎng)，F(xiàn)ink說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)，通過(guò)與AFFOA合作，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的發(fā)展速度。

他說(shuō)，首批產(chǎn)品將專注于通信和安全。“這將成為第一個(gè)面料通信系統(tǒng)，”芬克說(shuō)。“我們現(xiàn)在正處于以前所未有的速度和規(guī)模向國(guó)內(nèi)制造商和工業(yè)轉(zhuǎn)型技術(shù)的過(guò)程中。”

研究人員說(shuō)，該面料的其他應(yīng)用包括軍事用途，國(guó)防部已在探索。它也非常適合生物醫(yī)學(xué)設(shè)備，可以使用纖維開(kāi)發(fā)可穿戴技術(shù)來(lái)測(cè)量脈搏或血氧水平，或者智能繃帶可以監(jiān)測(cè)愈合情況。