Энергетический костюм:не только для работы

Знаете ли вы, что интеграция наноматериалов, производственных и швейных тканей приближается к созданию совершенно нового носимого «энергетического костюма», который может помочь контролировать пациентов или генерировать энергию - среди множества других возможностей?

Четыре производственных института США в сотрудничестве с центрами NIST MEP играют жизненно важную роль в этой отрасли и связанной с ней цепочке поставок, опираясь на коммерческие и технические разработки, которые можно быстро применить в этой новой области.

Поскольку разработка наноматериалов продолжается ускоренными темпами, обнаруживается все больше приложений, которые предполагают интеграцию высокотехнологичных устройств с продуктами многовековой давности. Одно из таких приложений в швейной промышленности - это новая тенденция, известная как Power Suits.

Сбор энергии

Сбор энергии - это процесс, с помощью которого энергия извлекается из внешних источников (например, солнечная энергия, тепловая энергия, энергия ветра, градиенты солености и кинетическая энергия, также известная как энергия окружающей среды), улавливается и сохраняется для небольших беспроводных автономных устройств, как те, которые используются в носимой электронике и беспроводных сенсорных сетях. На уровне микро- и миллиампер эта практика продолжает приобретать все большее значение, поскольку разрабатываются устройства с очень низкими требованиями к мощности. Это область, представляющая интерес для швейной отрасли, особенно потому, что она связана с преобразованием «движения» в энергию.

Возможности применения в этой отрасли могут изменить жизнь.

Обнаружение падения пожилого человека, обеспечение питания кардиостимуляторов или других имплантатов, встраивание устройств GPS в одежду для путешественников или определение местонахождения дезориентированных пациентов с болезнью Альцгеймера - это лишь некоторые из возможностей1. Перенос основан на двух хорошо известных явлениях:пьезоэлектрическом и трибоэлектрическом эффектах. Пьезоэлектрические эффекты связывают электрические сигналы и механическую силу, в то время как трибоэлектрические эффекты включают накопление противоположных зарядов на двух разнородных материалах, когда они вступают в контакт друг с другом.

Роль производственных институтов США и центров MEP

Силовые костюмы и другая технически совершенная одежда требует коммерческих и технологических разработок в четырех высоко интегрированных областях:гибкие датчики, «умное» использование данных, силовая электроника и ткани. Они входят в число технологических направлений деятельности следующих недавно созданных производственных институтов США:

Миссия PowerAmerica - разработать передовые производственные процессы, которые позволят крупномасштабное производство полупроводников с широкой запрещенной зоной (WBG), которые позволят электронным компонентам быть меньше, быстрее и эффективнее, чем полупроводники, сделанные из кремния.

NEXTFLEX ориентирован на развитие новой эры в производстве гибкой гибридной электроники (FHE), катализируя экосистему гибкой гибридной электроники США для коммерциализации технологий за счет инвестиций в масштабирование материалов FHE, обработку утоненных устройств, интегрированную печать и упаковку устройств / датчиков, проектирование систем инструменты, а также тестирование и моделирование надежности.

Институт инноваций в области интеллектуального производства в области экологически чистой энергии объединяет почти 200 партнеров из академических, промышленных и некоммерческих организаций из более чем 30 штатов, чтобы стимулировать развитие интеллектуальных датчиков и цифровых средств управления процессами, которые могут радикально повысить эффективность США. передовое производство.

Национальная некоммерческая организация, поддерживаемая промышленностью, академическими кругами, правительством и венчурным капиталом, Институт Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) ускорит широкомасштабную коммерциализацию высокофункциональных тканей. Сюда входят недавние прорывы в волокнистых материалах и производственных процессах, которые вскоре позволят нам разрабатывать и производить ткани, которые видят, слышат, ощущают, общаются, хранят и преобразуют энергию, регулируют температуру, контролируют состояние здоровья и изменяют цвет - рассвет «тканевой революции». ».

Ключевым элементом внедрения и принятия этих новых технологий производителями в США является внедрение MEP в пилотные проекты производственных институтов США, которые начались в 2016 году. Некоторые из основных целей пилотного проекта заключаются в следующем:

• повысить осведомленность мелких производителей в США о сферах деятельности и ресурсах Института промышленного производства США;
• обеспечить участие мелких производителей в США в процессах и мероприятиях, связанных с информированием и разработкой исследовательских программ институтов;
• увеличить участие мелких производителей в США в исследованиях Института промышленного производства США; и
• обеспечить передачу результатов исследований Института мелким производителям в США для реализации.

Только начало

Разработка энергетических костюмов едва ли покрывает поверхность достижений, которые возможны благодаря интеграции физических явлений, наноматериалов и внедрению новых технологий. Коммерческое производство таких современных продуктов требует цепочек поставок, которые объединяют новые технологические разработки и процессы. Благодаря сотрудничеству производственных институтов США и центров MEP производители смогут получить доступ к рынкам, которые в противном случае были бы недоступны, и при этом предлагать потребителям инновационные продукты.

Если вы хотите узнать больше об этих разработках, свяжитесь с вашим местным центром MEP или штаб-квартирой NIST MEP по телефону 301-975-0413.

^1. «Нанотехнологии могут принести нам совершенно новый« силовой костюм », CEN.ACS.ORG, 16 января 2017 г., стр. 15-17.