پیشرفت قابل توجه در تولید لباس های هوشمند

|
۰ دیدگاه
160413135913_1_540x360-EDITED

محققانی که در حال توسعه لباسهای الکترونیکی هستند به نقطه عطفی رسیده اند. آنها قادرند مدارهایی با دقت ۰٫۱ میلیمتر برای دوختن بسازند که اندازه ای بی نظیر برای قرار دادن قطعات کامپیوتری مانند حسگر ها و حافظه های کامپیوتری در لباس ها محسوب می شود.به گزارش کلیک – محققان دانشگاه اوهایو در حال توسعه آنتن ها و مدارهای الکترونیکی قابل دوختن با دقت و اندازه یک دهم میلیمتر هستند. چنین اندازه هایی برای قرار دادن وسایل الکترونیکی چون حسگر ها و حافظه های کامپیوتری درون لباس ها بسیار مناسب هستند. آنها همچنین در حال بررسی کاربرد های دیگر این تکنولوژی ها، از جمله مدارهای انعطاف پذیری هسنتد که می تواند تراشه های RFID در خود جای دهد.

پژوهشگرانی که برای توسعه ابزارهای پوشیدنی الکترونیکی تحقیق می کنند به  نقاط عطف مهمی در این زمینه دست یافته اند. آنها توانسته اند مدارهایی با اندازه یک دهم میلیمتر را درون پارچه جای دهند؛ اندازه ای که با آن می توان حسگر ها و حافظه های کامپیوتری را در لباس ها تعبیه نمود.

پیشرفت هایی از این دست حاکی از آن است که پژوهشگران دانشگاه اوهایو گام های مهمی به سمت پارچه های هوشمند و کارور برداشته اند؛ لباس هایی که توانایی جمع آوری، نگهداری و انتقال داده های دیجیتال را دارند. به واسطه چنین تکنولوژی هایی، در آینده ای نه چندان دور ما شاهد پدیده هایی چون:

پیراهن هایی که به عنوان آنتن تلفن های هوشمند و یا تبلت ها عمل می کنند، لباس هایی که سطح سلامت شما را اندازه خواهند گرفت، تجهیزات ورزشی که عملکرد ورزشکاران را کنترل می کنند و نوار های زخمی که به پزشکان وضعیت بافت های زیر آن را گزارش می دهند و یا حتی کلاه های انعطاف پذیری که فعالیت مغزی را ثبت و ضبط می کنند، خواهیم بود.

برای مثال، دکتر جان ولاکیس، مسئول آزمایشگاه علوم الکترونیکی دانشگاه اوهایو و دانشمند محقق به نام آسیمینا کیورتی، در حال تحقیق بر روی مورد آخر پدیده های اشاره شده می باشند. آن ها معتقدند که استفاده از ایمپلنت های مغزی، فرآیند درمان بیمارانی چون مبتلایان به صرع و اعتیاد را به دلیل عدم نیاز به سیم کشی های خارجی بر روی بدنِ بیمار، به مراتب راحت تر می کند.

دکتر ولاکیس، استاد دانشکده مهندسی برق دانشگاه اوهایو، می گوید: ” انقلابی در صنعت نساجی در حال اتفاق افتادن است. ما معتقدیم که نساجی هوشمند و کاور، تکنولوژی هایی پیشرو در عرصه ارتباطات و حسگر ها بوده و حتی تکنولوژی های پزشکی چون تصویر برداری و کنترل سلامت را نیز پوشش خواهند داد. ”

آنها به تازگی روش تولید جدیدی را در زمینه مدل های لباس های الکترونیکی هوشمند به ثبت رسانده اند که کسری از هزینه و نیمی از زمان تولید مدل های مشابه در ۲ سال گذشته را دارند. در حالی که همچنان در انتظار ثبت اختراع خود هستند، آنها نتایج تحقیقات خود را در مجله “آنتن ها و ارسال بی سیم” به چاپ رساندند.

در آزمایشگاه ولاکیس، پارچه های هوشمندی که پارچه های الکترونیکی نیز نامیده می شوند، بر روی یک ماشین چرخ خیاطی معمولی – ماشین هایی که هنرمندان و علاقمندان به خیاطی ممکن است در خانه های خود مورد استفاده قرار دهند – تولید می شود. همانند دیگر ماشین های خیاطی، این ماشین نیز رشته ها را از روی الگوهای کامپیوتری در پارچه ها می دوزد. محققان این رشته های نخی را با سیم های نقره ای ظریفی که هنگام لمس کردن همان احساس رشته های پارچه ای را میدهند، جایگزین کردند.

ما با تکنولوژی رایج و شناخته شده ای کار را شروع کردیم و از خودمان پرسیدیم چطور می توانیم اشکال دوخته شده را کارور و هوشمند کنیم؟ چگونه آنها را قادر به انتقال سیگنال هایی با فرکانس کارآمد همانند فرکانس های گوشی های همراه و حسگر های سلامت نماییم؟  وی در ادامه می گوید:  هم اکنون برای نخستین بار به دقتِ مدارهای برد های فلزی دست یافته ایم، در نتیجه هدف دیگر ما استفاده از چنین دقتی برای به کار بردن گیرنده ها و ابزار الکترونیکی دیگر در این پارچه ها می باشد.

کیورتی توضیح می دهد که فرکانس عملیات آنتن ها و یا مدارها متناسب با شکل های پارچه ها هستند.

برای مثال شکل یک آنتن پهن باند از شش شکل هندسی در هم آمیخته ای تشکیل شده است که هر کدام اندکی بزرگتر از ناخن هستند و با هم دایره ظریفی به قطر چند اینچ می سازند. هر قطعه از دایره، قسمتی از انرژی را با فرکانسی متفاوت انتقال می دهد که در نتیجه طیف وسیعی از انرژی ها را در هنگام عملکرد پوشش می دهند. بدین طریق، قابلیت “پهن باند” برای آنتنهای گوشی های همراه و دسترسی به اینترنت شکل می گیرد.

وی می افزاید : اشکال یک آنتن، نوع کارکرد آن را معین می کند و شما در الگو های متفاوت هیچ گاه به درستی در نخواهید یافت که کدام شکل را نیاز خواهید داشت. در نتیجه ما به دنبال تکنولوژی هایی بودیم که هر شکلی را به هر پارچه ای بدوزد.

وی در ادامه عنوان می نماید که هدف اولیه محققان تنها افزایش دقت و کاهش اندازه این ابزار ها تا حد امکان بوده است که این موضوع استفاده از سیم های نقره ای ظریف را ضروری می ساخت. ولی چنین سیم هایی قادر به فراهم نمودن رسانایی سطحی کافی در مقایسه با سیم های ضخیم نبودند. بنابراین آنها می بایست راهی برای افزایش رسانایی سطحی و عملکرد حسگر ها و آنتنها در اشکال و تراکم های دوزندگی پیدا می کردند.

در گذشته، محققان از رشته های پلیمری با پوشش نقره به قطر نیم میلیمتر که هر کدام از ۶۰۰ رشته ظریف تر در هم آمیخته استفاده می نمودند. رشته های جدید با ۰٫۱ میلیمتر قطر و از تنها ۷ رشته تشکیل شده اند. در مرکز هر رشته مس و هر کدام با نقره خالص لعاب داده شده اند.

پژوهشگران سیم های همراه با قرقره را با قیمت ۳ سنت در هر فوت خریداری می کنند. کیورتی تخمین می زند که دوختن یک آنتن پهن باند حدود ۱۰ فوت رشته احتیاج داشته باشد و هر آنتن ۳۰ سنت هزینه در بر خواهد داشت. این ۲۴ بار ارزانتر از وقتی است که آنها آنتن های مشابهی را در سال ۲۰۱۴ درست کرده بودند.

در واقع قسمتی از صرفه جویی در هزینه ها از مصرف کمتر رشته ها در دوزندگی ناشی می شود. در گذشته، محققان می بایست رشته های ضخیم تری را در دو لایه روی هم قرار می دادند تا آنتن ها سیگنال های الکتریکی با قدرت کافی را انتقال دهند. ولی با کمک تکنیک های جدید، این دو دانشمند قادرند آنتنهای دقیقی تنها در یک لایه دوخته شده با رشته های ظریف تر تولید کنند. بنابراین در حال حاضر این فرآیند به تنها نیمی از زمان خود، یعنی در حدود ۱۵ دقیقه تقلیل یافته است.

او همچنین از برخی روش های مرسوم در تولیدات میکروالکترونیک برای اضافه کردن قسمت هایی به آنتن ها و مدار های دوخته شده، بهره برده است.

یکی از آنتن های الگو همانند مارپیچ بوده و می تواند در بافندگی لباس و برای افزایش دریافت سیگنال گوشی های همراه استفاده شود. مدل دیگر، یک آنتن منبسط شونده است با تراشه شناساگر فرکانس های رادیویی RFID  که، درون محفظه لاستیکی قرار داده شده و نتیجتا کاربردی فرا تر از حوزه نساجی پیدا کرده است. (ابزار آخری قسمتی از پژوهشی بود که برای تولید لاستیک اتوموبیل مورد استفاده قرار می گرفت)

این پژوهشگر همچنین عنوان می دارد که نمونه دیگری از تولیدات در این زمینه مدارهایی است که به صورت حرف O در لوگو ایالت اوهایو است و به همراه رشته های دوخته شده نارسانای سرخ و خاکستری در میان سیم های نقره ای درست شده اند. این محصول نشانگر جنبه تزیینی نساجی الکترونیکی می باشد.

این مدارها و آنتنها با وجود آنکه تزیینی هستند ولی در عین حال عملکرد ویژه ای نیز دارند. آزمایش ها حاکی از آن است که آنتن های مارپیچی به طول حدود شش اینچ سیگنال هایی با فرکانس ۱ تا ۵ GHz  با کارایی بالا تولید می کنند. عملکرد آنها نشانگر مناسب بودن این مارپیچ ها برای اینترنت با پهنای بند بالا و ارتباطات تلفن همراه می باشد.

به عبارت دیگر پیراهنی که شما می پوشید می تواند در بالا بردن دریافت گوشی های هوشمند و تبلت هایی که در دست دارید کمک کند – و یا حتی به ابزار های دیگر با کارکرد سلامت و ورزش، داده ارسال کند.

این پژوهش ها در راستای نقشی است که ایالت اوهایو به عنوان شریک و بنیان گذار موسسه نساجی هوشمند مرکز ملی تولیدات صنعتی و دولتی آمریکا دارد. این موسسه که به تازگی تاسیس شده و حدود ۵۰ دانشگاه و موسسات صنعتی را به هم متصل می کند، در اوایل این ماه توسط وزیر دفاع آمریکا آشتون کارتر معرفی شد.

شرکت صنایع پیشرفته سیسکام در کلومبوس رشته هایی را تولید کردند که مورد آزمایش های ابتدایی ولاکیس و کیورتی بودند. رشته های ظریف تر در تحقیقات بعدی از شرکت سوییسی الکتریسولا تهیه گردید. تحقیقات از سوی جامعه ملی علوم آمریکا تامین مالی شد و ایالت اوهایو مدارک مورد نیاز برای توسعه های بیشتر را فراهم نمود.

در حال حاضر، ولاکیس لیست خرید خود را برای انجام فاز بعدی این پروژه تهیه می کند. او می گوید:  ما به ماشین چرخ خیاطی بزرگتری نیاز داریم.

منبع: cnet

0 پسندیده شده
احسان ستاریان
از این نویسنده

بدون دیدگاه

جهت ارسال پیام و دیدگاه خود از طریق فرم زیر اقدام و موارد زیر را رعایت نمایید:
  • پر کردن موارد الزامی که با ستاره قرمز مشخص شده است اجباری است.
  • در صورتی که سوالی را در بخش دیدگاه مطرح کرده باشید در اولین فرصت به آن پاسخ داده خواهد شد.