Forscher haben erfolgreich eine neue Art von intelligenter Faser entwickelt, die Strom erzeugen und Licht aussenden kann, ohne dass Chips oder Batterien erforderlich sind. Diese innovativen Fasern vereinen drahtlose Energiegewinnung, Sensorik und Signalübertragung in einer einzigen Struktur. Wenn sie in Textilien eingewebt werden, ermöglichen sie Funktionen wie Lichtanzeige und berührungsbasierte Interaktion, alles ohne externe Stromquellen.
Die Forschung wurde veröffentlicht inWissenschaftund gilt als großer Fortschritt in der Entwicklung funktioneller Fasern und intelligenter Textilien. Die Technologie könnte die Art und Weise verändern, wie Menschen mit ihrer Umwelt und untereinander interagieren, und gleichzeitig neue Möglichkeiten für intelligente Textilien in zahlreichen Branchen eröffnen.
Eine neue Richtung für intelligente tragbare Textilien
Intelligente tragbare Geräte sind bereits Teil des Alltags geworden. Sie werden häufig in der Gesundheitsüberwachung, der medizinischen Fernversorgung und der Mensch-Maschine-Interaktion eingesetzt. Die meisten vorhandenen tragbaren Elektronikgeräte basieren jedoch auf starren Halbleiterkomponenten oder flexiblen, filmbasierten Geräten-. Diese Systeme verringern häufig den Komfort, die Atmungsaktivität und die Weichheit, wenn sie in Stoffe integriert werden.
Elektronische Textilien aus Smart Fibers bieten klare Vorteile. Sie sind weicher, atmungsaktiver und besser für langfristiges Tragen geeignet. Heutzutage werden die meisten intelligenten Fasern mit einer traditionellen „von-Neumann-Architektur“ entworfen, bei der Chips auf Siliziumbasis-die Datenverarbeitung übernehmen. Für die Erfassung, Stromversorgung und Signalübertragung sind unterschiedliche Fasermodule erforderlich. Je mehr Module hinzugefügt werden, desto schwerer, dicker und weniger flexibel werden die Stoffe.
Entdeckung einer Chip-freien Smart-Fiber-Architektur
Während eines Experiments beobachtete ein Forschungsteam des Labors für fortgeschrittene Funktionsmaterialien einer Universität ein unerwartetes Phänomen: Eine Faser begann Licht zu emittieren, wenn sie in ein drahtloses elektromagnetisches Feld gebracht wurde. Diese Entdeckung führte zur Entwicklung eines völlig neuen Konzepts, das als Smart Fiber mit „Nicht-von-Neumann-Architektur“ bekannt ist.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Designs integriert diese neue Faser Energiegewinnung, Erfassung und Signalübertragung in einer einzigen Faser. Es macht separate Chips, Batterien oder komplexe elektronische Module überflüssig und reduziert Gewicht und Steifigkeit erheblich.
Wie die Faser funktioniert
Elektromagnetische Felder und Wellen sind im täglichen Leben allgegenwärtig. Diese Umgebungsenergiequellen fungieren als drahtlose Antriebskraft für die neue Faser. Der menschliche Körper spielt eine wichtige Rolle als Medium für die Energieinteraktion und hilft dabei, elektromagnetische Energie in einen geschlossenen Kreislauf zu leiten, der aus der Faser, dem Körper und dem Boden besteht.
In einfachen Demonstrationen sendet die Faser Licht aus und erzeugt Elektrizität, wenn sie von einer menschlichen Hand berührt wird. Dieser visuelle Effekt unterstreicht seine Fähigkeit, direkt auf menschliche Interaktion zu reagieren.
Die Faser verfügt über eine dreischichtige Kern-Mantel-Struktur:
Kernschicht:Eine Faserantenne aus silber-beschichtetem Nylon, die zur Erfassung elektromagnetischer Wechselfelder verwendet wird
Mittelschicht:Eine dielektrische Schicht, die die Effizienz der Energiekopplung verbessert
Äußere Schicht:Eine auf ein elektrisches {{0}Feld-empfindliches Licht- emittierende Schicht
Die Rohstoffe sind kostengünstig-und sowohl bei der Faserproduktion als auch bei der Textilverarbeitung kommen ausgereifte Herstellungstechniken zum Einsatz.
Praktische Anwendungen und zukünftiges Potenzial
Ohne den Einsatz von Chips oder Batterien haben Forscher bereits textilbasierte-Displays und die drahtlose Signalübertragung mithilfe dieser Faser demonstriert. Laut Experten eines nationalen Labors für Fasermaterialmodifikation hat diese Technologie großes Potenzial für den Einsatz in Alltagskleidung und Accessoires.
Wenn diese Textilien mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen, können sie durch Lichtemission, interaktives Feedback und sogar helle Beleuchtung eine sichtbare Wahrnehmung ermöglichen. Verschiedene Körperbewegungen und Körperhaltungen können einzigartige drahtlose Signale erzeugen und so die gestenbasierte Steuerung elektronischer Geräte ermöglichen.
Diese neuen Funktionen könnten die Art und Weise, wie Menschen intelligentes Leben erleben, erheblich verändern und tragbare Technologie natürlicher, komfortabler und energieeffizienter machen.
Quelle:Maschinen und technische Materialien, Nachrichtenagentur Xinhua
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