Các kỹ sư tạo ra sợi dẫn điện có thể dệt thành quần áo
bởi Bob Yirka, Tech Xplore
Những sợi bán dẫn mềm dẻo hiệu suất cao dài hàng trăm mét được thu thập trên một cuộn hình trụ, cùng với một số phôi sau quá trình sản xuất. Tín dụng: Zhixun Wang
Một nhóm kỹ sư liên kết với nhiều tổ chức ở Trung Quốc và hai tổ chức ở Singapore đã phát triển một loại sợi dẫn điện có thể dệt thành quần áo để mang lại cho chúng khả năng của thiết bị thông minh. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature. Xiaoting Jia và Alex Parrott từ Virginia Tech đã xuất bản một bài Tin tức & Lượt xem trong cùng một số tạp chí, trình bày tóm tắt công việc của nhóm về nỗ lực mới này.
Trong nhiều năm, các chuyên gia công nghệ đã tuyên bố rằng sự ra đời của quần áo thông minh sắp đến gần, nhưng mặc dù đã có nhiều tiến bộ nhưng chưa có công nghệ nào như vậy trở thành xu hướng chủ đạo. Trong nỗ lực mới này, nhóm nghiên cứu tuyên bố đã tạo ra một loại sợi có thể khắc phục các vấn đề cản trở các nhà nghiên cứu trong những nỗ lực khác.
Thách thức chính mà các nhà sản xuất quần áo thông minh phải đối mặt là phát triển loại sợi có thể uốn cong và co giãn mà vẫn dẫn điện và có thể chịu được nhiều năm sử dụng và chu trình giặt. Để vượt qua những thách thức này, các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc đã phát triển một quy trình mới để tạo ra sợi phù hợp với nhu cầu đó.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng việc nghiên cứu các đặc tính của sợi dựa trên chất bán dẫn hiện nay được thiết kế để sử dụng trong vải nhằm tìm ra những sai sót nằm ở đâu. Sau đó, họ xem xét công nghệ khác, chẳng hạn như kính dùng làm màn hình điện thoại thông minh, để tìm hiểu cách chế tạo kính không bị nứt khi bị ép. Họ đã tạo ra và thử nghiệm nhiều loại sợi cho đến khi tìm thấy một loại sợi vượt qua tất cả các thử nghiệm của họ. Để thực hiện nó, trước tiên phải tạo ra một dây bán dẫn sử dụng silicon, sau đó bọc nó bằng thủy tinh nóng chảy khi nó được kéo thành sợi. Sau đó, kính được khắc đi và dây được phủ một lớp phủ polymer có thể co giãn và uốn cong.
Chơi
Trình diễn mũ len chức năng như trang phục hỗ trợ khi sử dụng ngoài trời. Các sợi quang điện tử được đan xen vào một chiếc mũ len. Giao tiếp thời gian thực giữa các sợi quang và điện thoại di động được thiết lập bằng một bảng giao diện được đặt ở không gian phía trên bên trong của mũ len. Các tín hiệu từ con trỏ laser 30 mW, 1.550 nm ở khoảng cách 1,5 m được chiếc mũ len chức năng ghi lại tại vạch qua đường dành cho người đi bộ vào buổi trưa của một ngày nắng có cường độ ánh nắng gay gắt nhất trong ngày.Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06946-0
Thử nghiệm cho thấy sợi thu được có thể được kéo giãn và uốn cong theo những cách phù hợp để sử dụng trong quần áo. Nó cũng có thể được dệt thành các loại vải hiện có, chẳng hạn như bông, trong khi vẫn duy trì khả năng dẫn điện. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một số sản phẩm sử dụng sợi của họ, bao gồm một chiếc mũ có khả năng cảm nhận màu sắc đèn giao thông và dây đeo cổ tay theo dõi nhịp tim của người đội. Họ cũng phát hiện ra rằng mỗi sản phẩm thử nghiệm vẫn tiếp tục hoạt động như thiết kế ngay cả sau sáu tháng sử dụng và giặt giũ.
Nhóm nghiên cứu thừa nhận rằng vẫn còn một vấn đề lớn – mối liên kết giữa các sợi nhúng và bảng mạch kém bền hơn và họ nhận thấy nó có xu hướng hỏng chỉ sau vài tháng.
