未来的智能服装:将电脑编织成纤维

2020-12-16 14:57   来源: 互联网

11月中旬,在"自然"网站上发表的一篇文章显示,哈佛大学的研究人员开发了一种超灵敏、高度弹性的应变传感器,可以嵌入纺织品和柔性机器人系统中,由它组装的智能织物可以与大多数情况下一样保持不变。例如,用这种智能织物制成的衣服不仅可以让人们在身体上"穿戴"电脑,而且能够在无数次清洁和拉扯之后正常使用。


据了解,织物电子学是一个基于技术进化的新概念,它涉及电子织物在传感执行和计算中的功能实现,这与灵活的电子技术明显不同。"柔性电子是在柔性或韧性塑料或薄金属衬底上制造有机或无机材料电子器件,通常包括电子元器件、柔性基板、交联导电体和粘合层,主要通过‘印刷’来实现。但是,织物电子产品可以由有机、无机和蛋白质纤维材料,以及编织、刺绣、编织、熔喷和粘合四部分组成。"陈东一说。


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在织物电子技术中,最核心的部件是织物电子设备。"织物电子设备是指纤维或聚集体(纱线、织物等)。"香港理工大学智能可穿戴研究教授陶晓明教授说,有两种织物电子设备,一种是利用具有电子功能的材料直接生产纤维、纱线或织物,另一种是利用芯片等微电子装置将纤维组合成多功能织物,织物电子装置具有灵活性、大面积、三维变形、轻巧、透气、穿着舒适等优点。


考虑到电子设备的功能和可穿戴性


这是织物电子发展的最大瓶颈。


现实是,我们能接触到的智能织物主要嵌入到鞋子或衣服中,但这并不是织物电子产品的终极追求。


目前,织物电子学的发展还处于初级阶段,传统电子领域的产品开发仍然占据主导地位。因此,大多数智能服装的研究主要集中在如何在服装中缝制或嵌入设备和模块,以及如何提高可靠性、鲁棒性等技术问题,而忽略了纤维和织物电子研究和加工的技术问题。


陶晓明认为,织物电子技术可以将传统纺织品的舒适性、外观、功能性和连通性结合起来,无疑具有很大的市场潜力。然而,可靠性、交叉兼容性、设备适用性、材料可用性和间接成本等方面的挑战一直阻碍着织物电子产品的商业化。


织物电子设备或系统的形成需要应用传感技术、数据传输和存储技术、数据显示技术、能源供应技术、连接技术等。如何在考虑到织物优异的可穿戴性能的同时,保持电子设备的功能性和可靠性,是制约织物电子发展的最大瓶颈。陶晓明说。


在她看来,理想的织物电子设备或系统在功能材料的结构和性能方面仍然存在一系列挑战。阻碍织物电子系统发展的主要原因是缺乏设备性能、生产和加工的低一致性以及缺乏系统的研究和标准。


除了需要材料在满足特定的机械和化学性能要求的同时实现电气性能,织物电子学的发展也面临着许多挑战。例如,设计环节包括在织物和纤维层建造传感器、计算设备或集成电路。目前,还没有成熟的设计自动化和分析工具。此外,电子面料对制造环境提出了要求,而且仍然缺乏技术标准、测试方法和制造设备。


在这方面,陈东义提到,织物电子可以在纳米材料和结构上取得突破,传统电子、柔性电子和织物电子的结合是近期制造智能织物和服装产品的重要途径。

责任编辑:无量渡口
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