Рубашка с функциональными волокнами превращается в ценный микрофон
Ткань ведет себя как жидкость, говорит профессор Йоэль Финк из Массачусетского технологического института, что, возможно, объясняет, почему дизайнеры часто говорят о «текучести» одежды.
«Ткани, которые мы носим, имеют небольшие волны», — сказал Финк, профессор материаловедения Массачусетского технологического института. «Мы их не видим, потому что они слишком маленькие».
Финк и команда из нескольких университетов, включая Школу дизайна Род-Айленда, создали материал, который улавливает эти крошечные волны.
Функциональное пьезоэлектрическое волокно после изгиба создает напряжение, которое позволяет обрабатывать сигналы и выводить ценные данные. Когда-нибудь информация, полученная от сенсорного материала, может быть использована для носимых слуховых аппаратов, одежды для общения и одежды, которая отслеживает жизненные показатели.
«Наличие нескольких функциональных волокон позволяет всей ткани обрести новое значение», — сказал Финк в Tech Briefs.
Как сделать микрофон из ткани
Материал начинается с прямоугольного «блока» преформы — размером с толстый маркер. После того, как вы нагреете преформу, вы можете растянуть ее, как ириску, на длинные полоски.
Финк и группа исследователей проверили чувствительность волокна к звуку, прикрепив датчик к подвешенному майларовому листу. С помощью лазеров инженеры измерили вибрацию листа — и, соответственно, волокна — в ответ на звуки, воспроизводимые через ближайший динамик.
Тестовые звуки включали в себя различные среды, от тихих библиотек до шумных дорог. Волокно вибрировало и генерировало электрический ток, пропорциональный воспроизводимому звуку.
Затем команда сплела волокно с обычной пряжей, чтобы получить панели из драпируемой ткани, которую можно стирать в машине.
«Это похоже на легкую куртку — легче джинсовой ткани, но тяжелее классической рубашки», — говорит исследователь Элизабет Мейкледжон из Школы дизайна Род-Айленда (RISD) я> , который соткал ткань на стандартном ткацком станке.
Мейкледжон работал с командой, в которую входил ведущий автор Вей Ян, который помогал разрабатывать волокно в качестве постдока Массачусетского технологического института, профессор Финк, а также ряд дополнительных студентов и исследователей из Массачусетского технологического института, Университета Кейс Вестерн Резерв, Висконсинского университета в Мэдисоне и Научно-исследовательский институт экологической медицины армии США.
«Преданность наших студентов, постдоков и сотрудников продвижению исследований, которая всегда меня восхищала, особенно актуальна для этой работы, которая проводилась во время пандемии», — сказал Финк.
В коротких вопросах и ответах ниже Финк объясняет, почему он считает, что будущее за тканями, а дни «компьютеров в стеклянном ящике» сочтены.
Технические обзоры :мне кажется, что элегантная одежда не обязательно прижилась, так почему вы так думаете?
Проф. Йоэль Финк: Я не думаю, что он еще существует, поэтому он и не прижился!
Люди называют эту область носимыми предметами, и я просто отмечу, что носимые устройства — это слово, обозначающее вещи, которые мы не носим. Технологии, инженерия и даже наука о том, как заставить ткани — настоящие ткани и волокна — делать особые вещи, только сейчас появляются. Это будущее наступает сейчас.
Мысль о том, что вы собираетесь надевать часы или безделушки и все такое, на мой взгляд, натолкнулась на препятствия, которые ограничивают горизонты так называемых носимых устройств.
Технические обзоры :Итак, что вы считаете недостатками этих носимых устройств?
Проф. Йоэль Финк: Номер один связан с удобством. Я думаю, что мы предпочитаем ходить с наименьшим количеством вещей, которые мы можем. Номер два связан с эстетикой. Они не очень эстетичны. Номер три с точки зрения ценностного предложения. Они на самом деле не способны обеспечить, например, пользу для здоровья, которую, как мы думаем, в конечном итоге принесут ткани. В этих трех аспектах есть возможности для улучшения.
Технические обзоры :Каково это носить ваши функциональные волокна?
Проф. Йоэль Финк: Суть в том, чтобы как можно меньше вмешиваться в саму ткань, чтобы она выглядела и ощущалась как обычная ткань. В этом отношении технология практически незаметна или прозрачна. Таким образом, вы не сможете посмотреть на эту рубашку и сказать:«Хорошо, эта рубашка — микрофон, или у этой рубашки есть память, или эта рубашка способна выполнять вычисления», потому что технология действительно находится на уровне волокна.
Я думаю, важно понимать, что то, о чем мы здесь говорим, меняет, среди прочего, эстетику технологии. Вы бы никогда не пришли и не сказали:«О, микрофон — это предмет красоты». Нет музеев с микрофонами, верно? Это довольно непривлекательные объекты, но если бы я показал вам тканевый микрофон, вы бы сказали:«Боже мой, это может быть очень эстетично». Это не похоже на технологию, но это действительно так.
Технические обзоры :Итак, как вы отображаете «отчет» волокна таким образом, чтобы это было полезно для пользователя?
Проф. Йоэль Финк: Где мы сейчас:Мы подключаем это волокно к цепи. Схема захватывает информацию, преобразует ее в цифровой формат и обеспечивает обработку сигналов. Год назад мы опубликовали статью, в которой говорилось о цифровом волокне . Это волокно может принимать аналоговые сигналы и преобразовывать их, чтобы вы могли хранить цифровую информацию; у него есть память и компьютерная программа. Итак, теперь вы берете волокно, которое может что-то измерять, и у вас есть другое волокно, которое может хранить и анализировать это. Вы соединяете эти вещи вместе и начинаете видеть, как ткань становится компьютером. И это то, к чему мы стремимся. Сейчас мы не совсем там, но и недалеко.
Технические обзоры :Какие ранние варианты применения тканевого микрофона вы видите?
Проф. Йоэль Финк: Наши волокна или ткани в некотором роде отражают саундтрек нашей жизни. Каждый раз, когда ваше сердце бьется, каждый раз, когда вы делаете вдох, каждый раз, когда вы сгибаете руку, каждый раз, когда вы идете, каждый раз, когда двигается сустав, каждый раз, когда течет кровь, раздается звук. Ткани отражают все это. Весь этот звук проникает в ткань и теряется в течение дня.
Статьи по теме
Вплетенные в одежду «умные» нити чувствуют газы
«Умная» рубашка следит за сердцем
Итак, что мы пытаемся сделать здесь, это сказать:«Можем ли мы сделать этот саундтрек нашей жизни доступным для нас?» Мы можем слушать свое сердце. Это не прослушивание электрического сигнала сердца. Это слушание самого сердца. Сердце — это насос, и мы слушаем клапаны и работу этого насоса. Электрические сигналы не рассказывают всю историю.
Вторая часть:теперь есть некоторая часть населения, у которой есть проблемы с сердцем. Есть гораздо большая часть населения, которая беременеет в какой-то момент своей жизни. И одна из вещей, о которых мы говорим, — это как следить за нерожденными и слушать, как они общаются — через их звуки и движения, а также через их сердце. Возможность слушать сердце еще не рожденных даст нам огромную информацию об их здоровье и благополучии.
И последнее, но не менее важное:группы с нарушениями слуха, то есть все мы. У всех нас рано или поздно будут проблемы со слухом. Слуховые аппараты работают в тихих, а не в шумных условиях.
Причина, по которой у нас есть два уха и два глаза, заключается в том, что они позволяют нам ощущать глубину и направленность. Для слуха это позволяет нам сидеть в баре и слушать человека, с которым мы разговариваем, даже если в баре намного громче. Имея несколько волокон в ткани, мы показываем на бумаге, что можем различать направление звука. Мы думаем, что это может действительно изменить людей, у которых есть слуховые аппараты и которые хотят придать этим слуховым аппаратам возможность направленного действия.
Технические обзоры :Что дальше?
Проф. Йоэль Финк :Это называется Fabric Computing!
Сейчас я преподаю в Массачусетском технологическом институте курс под названием Computing Fabrics, где мы показываем, как сближаются мир вычислений и мир тканей, и я думаю, что это будет иметь огромное значение для будущего каждого из нас. Дни компьютера или телефона в стеклянной коробке в нашем кармане или записной книжке сочтены. Будущее вычислений — в тканях.
Что вы думаете? Поделитесь своими вопросами и комментариями ниже.
Датчик
- Сравнение различных типов и диапазонов термопар
- Типы датчиков и их принципиальные схемы
- Renesas:решение функциональной безопасности RX с сертификацией программного обеспечения SIL3 для промышленного об…
- Возвращение к тому, что вам нравится в данных:решение распространенных головных болей в науке о данных с помо…
- Изготовление более прочных интрамедуллярных деталей из материалов, армированных волокном, и материалов с на…
- Прогнозирование срока службы батареи с помощью машинного обучения
- Вот идея:будущее умных тканей
- Волокна превращают ткань в одежду, регулирующую дыхание
- «Умная» рубашка следит за сердцем
- Выполнение измерений с помощью расчески с мелкими зубьями