Os pesquisadores desenvolveram com sucesso um novo tipo de fibra inteligente que pode gerar energia e emitir luz sem a necessidade de chips ou baterias. Essas fibras inovadoras combinam coleta de energia sem fio, detecção e transmissão de sinal em uma única estrutura. Quando tecidos em tecidos, eles permitem funções como exibição de luz e interação-toque, tudo sem fontes de energia externas.
A pesquisa foi publicada emCiênciae é considerado um grande avanço no desenvolvimento de fibras funcionais e têxteis inteligentes. A tecnologia pode remodelar a forma como as pessoas interagem com o seu ambiente e entre si, ao mesmo tempo que abre novas possibilidades para têxteis inteligentes em vários setores.
Uma nova direção para têxteis vestíveis inteligentes
Dispositivos vestíveis inteligentes já se tornaram parte da vida cotidiana. Eles são amplamente utilizados em monitoramento de saúde, atendimento médico remoto e interação homem-máquina. No entanto, a maioria dos dispositivos eletrônicos vestíveis existentes depende de componentes semicondutores rígidos ou de dispositivos flexíveis-baseados em filmes. Esses sistemas geralmente reduzem o conforto, a respirabilidade e a suavidade quando integrados aos tecidos.
Os têxteis eletrónicos feitos de fibras inteligentes oferecem vantagens claras. Eles são mais macios, mais respiráveis e mais adequados para uso-de longo prazo. Hoje, a maioria das fibras inteligentes é projetada usando uma "arquitetura von Neumann" tradicional, onde chips baseados em silício- lidam com o processamento de dados. Diferentes módulos de fibra são necessários para detecção, fornecimento de energia e transmissão de sinal. À medida que mais módulos são adicionados, os tecidos ficam mais pesados, mais grossos e menos flexíveis.
Descoberta de um chip-Arquitetura de fibra inteligente gratuita
Durante um experimento, uma equipe de pesquisadores do laboratório de materiais funcionais avançados de uma universidade observou um fenômeno inesperado: uma fibra começou a emitir luz quando colocada em um campo eletromagnético sem fio. Esta descoberta levou ao desenvolvimento de um conceito completamente novo conhecido como fibra inteligente de "arquitetura não-von Neumann".
Ao contrário dos designs tradicionais, esta nova fibra integra captação de energia, detecção e transmissão de sinal em uma única fibra. Ele elimina a necessidade de chips, baterias ou módulos eletrônicos complexos separados, reduzindo significativamente o peso e a rigidez.
Como funciona a fibra
Os campos e ondas eletromagnéticas estão por toda parte na vida diária. Estas fontes de energia ambiente atuam como a força motriz sem fio para a nova fibra. O corpo humano desempenha um papel importante como meio de interação energética, ajudando a guiar a energia eletromagnética em um circuito fechado formado pela fibra, pelo corpo e pelo solo.
Em demonstrações simples, a fibra emite luz e gera eletricidade quando tocada pela mão humana. Este efeito visual destaca sua capacidade de responder diretamente à interação humana.
A fibra apresenta uma estrutura de núcleo-bainha de três{0}}camadas:
Camada central:Uma antena de fibra feita de náilon-com revestimento prateado, usada para detectar campos eletromagnéticos alternados
Camada intermediária:Uma camada dielétrica que melhora a eficiência do acoplamento de energia
Camada externa:Uma camada emissora de luz-sensível ao-campo elétrico-
As matérias-primas são de baixo-custo e tanto a produção de fibras quanto o processamento têxtil usam técnicas de fabricação maduras.
Aplicações práticas e potencial futuro
Sem usar chips ou baterias, os pesquisadores já demonstraram telas-baseadas em têxteis e transmissão de sinal sem fio usando essa fibra. Segundo especialistas de um laboratório nacional de modificação de materiais fibrosos, essa tecnologia tem grande potencial para uso em roupas e acessórios do dia a dia.
Quando estes têxteis entram em contacto com o corpo humano, podem fornecer detecção visível através da emissão de luz, feedback interactivo e até mesmo iluminação brilhante. Diferentes movimentos e posturas corporais podem gerar sinais sem fio exclusivos, permitindo o controle-de dispositivos eletrônicos com base em gestos.
Esses novos recursos podem mudar significativamente a forma como as pessoas vivenciam uma vida inteligente, tornando a tecnologia wearable mais natural, confortável e energeticamente{0}eficiente.
Fonte:Máquinas e materiais de engenharia, Agência de Notícias Xinhua
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