Археологија открива да су људи почели да носе одећу пре око 170 000 година, врло близу леденог доба другог до последњег доба. Чак и сада, већина модерних људи носи одећу која се једва разликује од оне најраније одјеће. Али то ће се променити јер се флексибилна електроника све више уклапа у оно што се назива „паметним тканинама“.
Многи од њих су већ доступни за куповину, попут гамаша које пружају нежне вибрације за лакшу јогу, мајице које прате перформансе играча и спортских грудњака који прате рад откуцаја срца. Паметне тканине потенцијално обећавају употребу у здравственој заштити (мерење пулса и крвног притиска пацијената), одбрани (праћење здравља и нивоа активности војника), аутомобилима (подешавање температуре седишта како би путницима било угодније), па чак и паметним градовима (пуштање знакова да комуницирају са пролазницима).
У идеалном случају, електронске компоненте ове одеће - сензори, антене за пренос података и батерије за напајање електричном енергијом биће мале, флексибилне и у великој мери незапажене од стране њихових носилаца. То је данас тачно за сензоре, од којих су многи чак и за прање машина. Али већина антена и батерија је крута и није водоотпорна, па их је потребно одвојити од одеће пре прања.
Мој рад у Лабораторији за електро науку на Државном универзитету у Охају има за циљ да направим антене и изворе енергије који су подједнако флексибилни и перљиви. Конкретно, уграђујемо електронику директно у тканине користећи проводне нити, које називамо „е-нитима“.
Антенна вез
Везена антена (ЕлецтроСциенце Лаб, ЦЦ БИ-НД) Е-нити са којима радимо су снопови уплетених полимерних филамера који дају снагу, сваки са пресвлаком на металу да би водио струју. Полимерна језгра сваког филамента обично се прави од Кевлара или Најлона, док је околни премаз сребрне боје. Десетине или чак стотине ових нити су затим саплетене да формирају једну е-нит која је обично мања од пола милиметра.
Ове е-нити могу се лако користити с уобичајеном комерцијалном опремом за вез - исте машине за шивење повезане са рачунаром које људи свакодневно користе да би ставили своје име на спортске јакне и дуксеве. Извезене антене су лагане и подједнако добре као и њихови чврсти бакарни дијелови, а могу бити једнако замршене као и врхунске штампане плоче.
Наше антене са е-нитима могу се чак и комбиновати са обичним нитима сложенијих дизајна, попут интегрисања антена у корпоративне логотипе или друге дизајне. Успели смо да вежемо антене на тканине танке попут органзе и дебеле као Кевлар. Једном када су везене, жице се могу повезати са сензорима и батеријама помоћу традиционалног лемљења или флексибилних веза које спајају компоненте заједно.
До сада смо успели да направимо паметне капе за читање дубоких можданих сигнала за пацијенте са Паркинсоновом болешћу или епилепсијом. Извезли смо мајице са антенама које проширују опсег Ви-Фи сигнала на мобилни телефон корисника. Такође смо направили простирке и постељине које прате висину новорођенчади на екрану за читав низ здравствених стања у раном детињству. Направили смо склопиве антене које мере колико је површина тканине савијена или подигнута.
Прелазећи преко антене
Мој лабораториј такође сарађује са другим истраживачима из државе Охајо, укључујући хемичарку Анне Цо и лекара Цхандан Сен-а, како би направио флексибилне минијатурне генераторе на бази тканине.
Штампано на тканини, метали могу да стварају снагу. (ЕлецтроСциенце Лаб, ЦЦ БИ-НД) Ми користимо поступак сличан инкјет штампању да на тканину ставимо наизменичне регије са сребрним и цинковим тачкицама. Када ти метали дођу у контакт са знојем, физиолошком отопином или чак течним испуштањем из рана, сребро делује као позитивна електрода, а цинк служи као негативна електрода - и струја између њих тече.
Генерирали смо мале количине електричне енергије само влажењем тканине - без потребе за додатним круговима или компонентама. Потпуно флексибилан извор енергије који се може прати, а који се може повезати с другом подношљивом електроником, елиминирајући потребу за конвенционалним батеријама.
Ове флексибилне, носиве електронике, заједно и појединачно, трансформисаће одећу у повезане, сензорне, комуникационе уређаје који се умрежу са тканином међусобно повезаних 21. века.
Овај чланак је првобитно објављен у часопису Тхе Цонверсатион.
Асимина Киоурти, доцент за електротехнику и рачунарско инжењерство на Државном универзитету Охајо
