可穿戴半導體布料專注于智能服裝的新設計

新的半導體嵌入式布料是為生物醫(yī)學，軍事和通信應用提供新一代智能服裝的缺失環(huán)節(jié)。在過去幾年中，研究人員已經(jīng)取得了重大進展，開發(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計?，F(xiàn)在，麻省理工學院的一個團隊 - 與其他科學家合作 -通過開發(fā)嵌入半導體的布料，在推動這些技術方面取得了重大突破。研究人員認為，他們的研究結果可以加速可穿戴技術的發(fā)展。

具體而言，來自學術界和私營部門的研究人員已將高速光電半導體器件嵌入光纖中，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院的新聞發(fā)布會上表示，南卡羅來納州的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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麻省理工學院材料科學與電氣工程教授Yoel Fink說：“我們預計未來幾年將出現(xiàn)'摩爾定律'模擬纖維。”該研究由麻省理工學院，Inman Mills，美國高級功能性織物工業(yè)組織(AFFOA)，林肯實驗室和瑞士洛桑的EPFL合作完成。“它已經(jīng)允許我們擴展面料的基本功能，包括通信，照明，生理監(jiān)測等，”Fink在麻省理工學院的發(fā)布中說。

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

預制件處于緊張狀態(tài)

在過去，研究人員通過制作一種稱為“預制棒”的圓柱形物體開發(fā)光纖 - 基本上是一種放大的光纖模型，然后將其加熱。然后，他們在張力下向下拉軟化的材料，并收集導致線軸的纖維。研究人員為生產(chǎn)新纖維所做的工作是對預制棒進行兩項重要補充：發(fā)光半導體二極管的大小為一粒沙子，一對銅線是頭發(fā)寬度的一小部分。

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

“這種方法為制造纖維的過程增添了新的見解，”前麻省理工學院研究生邁克爾·萊恩說，他開發(fā)了導致新工藝的概念。“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備與細金屬線混合在一起。”

他們說，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。他們還測試了它在水中的功能，將一些具有光敏能力的纖維置于魚缸中，并在那里存活數(shù)周。

該團隊在Nature雜志上發(fā)表了一篇關于其工作的論文。研究人員的目標是最早在明年將第一批采用這種技術的商業(yè)產(chǎn)品推向市場，F(xiàn)ink說，并補充說，通過與AFFOA合作，實現(xiàn)了實驗室到市場的發(fā)展速度。

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

研究人員說，該面料的其他應用包括軍事用途，國防部已在探索。它也非常適合生物醫(yī)學設備，可以使用纖維開發(fā)可穿戴技術來測量脈搏或血氧水平，或者智能繃帶可以監(jiān)測愈合情況。