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顛覆你的認知——智能電子紡織品也可以水洗啦

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顛覆你的認知——智能電子紡織品也可以水洗啦

發布日期:2019-09-04 作者: 點擊:

顛覆你的認知——智能電子紡織品也可以水洗啦!

 


近期,可穿戴設備發展迅速,作為其中重要部分的智能織物系統也因此迎來了其快速發展。然而,智能織物中的電極部分的穩定性,仍然面臨著巨大的挑戰。與傳統硬電極相比,智能織物多采用納米顆粒、納米纖維以及納米管等材料作為導電電極。然而,這些加工方法很難滿足電極對于可洗性、多樣性以及大量生產等方面的要求。另一方面,擁有觸覺的手勢感應的智能系統對人類至關重要。但是,若要實現手勢感應,則需要集成相應的傳感器,這就對電極的圖案化提出了更高的要求。此外,智能織物的能源供給問題也是限制其大規模應用的問題之一。


針對上述問題,王中林院士團隊研究并開發了一種基于絲網印刷方式制備的、具有手勢感應功能的自驅動型智能織物。這款織物不僅能夠實現手勢感應,而且還能夠像平常衣物一樣清洗。這款衣物采用碳納米管溶液作為電極材料,碳納米管不但具有較高的電導率,并且還具有良好的耐清洗性能。


耐擦洗的智能織物主要由三層結構組成。最上面的一層是絲織品,是一種摩擦材料;底部層是作為基底的尼龍織物;中間層為CNTs電極陣列。之后,科研人員通過絲網印刷方式將CNTs油墨印制在尼龍織物,而且為了實現電極的可洗性,CNTSM油墨中還加入了聚氨酯(PU)。


這款可水洗的智能織物的制備,主要基于單電極的摩擦生電原理。當手指接觸到該智能織物的電極時,就會產生相應的電流。當手指不斷敲擊智能織物的時候,電極的輸出電壓則會呈現周期性的變化,而短路電流與敲擊周期呈現明顯的相關性。

 

澳门新葡棋牌官网當然,這款智能織物也可以作為一個觸摸式傳感器,建立起一個無線智能家庭控制體系。其原理為利用集成在腕部的觸摸傳感器,在觸碰過程中產生的脈沖信號對家庭設備進行控制,例如控制燈泡、電扇以及微波爐等設備。


圖3. 可洗電子織物(washable electronic textile, WET)在無線智能家居控制系統的應用。(a)WET智能家居控制系統的方案圖。利用幾個簡單的電子模塊,一個壓力信號就可以轉換為一個觸發信號來控制設備。(b)家庭控制系統電路中使用的電子元件的光學照片。(c)從上到下,原始信號的壓力、放大/轉換的觸發信號和與繼電器相連接的電阻狀態。(d)-(g)控制燈泡、電風扇和微波爐的WET演示。
澳门新葡棋牌官网總之,基于可水洗,成本低,可大規模生產,對皮膚無害等優勢,可水洗電子織物有望應用于多功能可穿戴設備和人機交互等領域。

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