强大!世界最轻柔“电子皮”问世 可成为5G新平台
2016-06-01 11:05:00   来源:环球网
内容摘要
如今的可穿戴设备都趋于智能化。但有时,它们体积巨大,并受到所连接设备的限制。美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员开发出“世界上最快的柔性可穿戴合成电路”,可以直接穿在皮肤上。

据报道,来自威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的研究人员,在马振强(音译)的带领下,开发出“世界上最快的柔性可穿戴合成电路”。这是一种更加轻薄,功能更加强大的可穿戴技术,可直接应用于皮肤。

 

毫无疑问,如今的可穿戴设备都趋于智能化。但有时,它们体积巨大,并受到所连接设备的限制。外形酷似蛇状的新平台支持0.3-300千兆赫的频率,并将在5G网络中有所作为。对手机来说,在5G网络中,速度更快,覆盖范围更广,但是有了表皮电子,工程师称穿戴者无需离家便可将生命体征发送给医生。

早前的研究传输线路厚度为640微米,而现在该团队将线路厚度缩小为25微米。据报道,空军科研办公室也对这团队的研究给予支持,声称该可穿戴设备的突破在未来会对飞行员提供帮助。

 

可穿戴终端:在薄膜等物质上直接绘制电路

提高布线弹性的方法不只是导电针织材料。使弹性强的薄膜和浆料具备导电性也是一种不错的方法。通过在衣服上粘贴这些材料,可以实现穿着比较舒适的可穿戴终端。

比如说,粘合剂制造商Cemedine提议使用导电粘合剂作为可穿戴终端的布线。采用了该公司销售的低温硬化型导电粘合剂“CemedineSXECA”系列。

该系列粘合剂的柔软性好,而且对于温度变化的耐久度高,过去一直作为焊锡的替代品使用。近年来,为了满足“绘制电路”的要求,该公司逐步进行改进,增加了导电浆料的产品线。

与该公司生产的弹性粘合剂“SuperX”等相同,导电浆料不用加热处理,即可直接在布料及硅橡胶、纸张、各种薄膜上直接绘制电路。因为对象物体无需进行表面处理、浆料以液态供货,所以可以采用点胶、印刷等方法。

在展会上,该公司展示了使用导电浆料在布料上直接绘制电路,安装有LED芯片的服装(图)*3。发光服装早已在游乐场、戏剧等领域投入了实用,这类服装大多是在内部铺设电线,大多失去了布料的柔软度。而使用浆料不会破坏布料的柔软度,只需要“画线”就可以简单地绘制电路。

公司展出了薄膜状导电材料“COCOMI(心美)”。该材料于2015年8月发布,厚度只有约0.3mm,特点是弹性好,最大可拉伸到2倍。预计可应用于检测心电图的人体信息测量服装,现场展示了服装的样品等。

COCOMI的结构是绝缘片夹在聚合物膜的两面,聚合物膜通过添加银具备了导电性。因为电阻低,所以测量精度可以高于其他可穿戴电极用材料。“规格标注的表面电阻为2Ω□以下,实际约为1Ω□”(该公司解说员)。

而且,这种材料不仅薄、具有弹性,通过将没有绝缘片的部位作为电极,还可以实现布线与电极的一体化,即使粘贴在检测人体信息的服装上,穿着也不会感觉到异样。

耐久性方面,试制品在手洗20次之后依然可以正常工作,今后,该公司还将继续为投产进行验证,进一步提高耐久性。目前正在与几家公司合作进行筹备。产品最早将在2017年的秋季到冬季期间投产。

 

可穿戴绝配!新型电池柔软并支持太阳能供电

一些像皮肤一样的可穿戴设备——因为弹性和触感都很像真实的肌肤而可以舒适的带着好几天的那些传感器和电子元件在CES上引起了轩然大波。但是第一代这种“电子纹身”是由外部电源供电的。他们需要接收RF射线中的能量来对外部的RF读取器做出反应。这种应用在近距离的时候是可以直接生效的,比如说你想检查某人体温的时候。

但是在其他任何情况下的时候,这些可穿戴产品都需要额外供电才能生效。这意味着需要用电池之类的东西来驱动它。但在目前的条件下,“电源”可以说是代表着轻柔、舒服、像皮肤这些特质的对立面的元件。我们管电源叫“砖头”不是没有原因的。

当我一年前与研究软性电子学的John Rogers和他伊利诺伊大学的同事们见面的时候,他们给我看了一些他们一些新型电池的初期设计。这种设计本质上是把一个普通的锂离子电池切断成许多非常小的方块并且用可伸展的电路连接起来制作一个可伸展的电池。

今天,在美国国家科学院院刊发布的新研究里,Rogers描述了他们设计最近的样子:把用可伸展的太阳能电池电路连接起来的许多纤薄的、毫米级的固态锂离子电池构成的阵列放置在柔性基底上,然后折叠起来,这样在最终的设备中太阳能电池板就能保证堆叠在电池之上。他用来演示这项新技术的设备是一个由热敏元件和NFC无线模块组成的可以测量和记录温度并且在必要时能将得到的数据传送出去的设备,而电池组是它的一部分。Rogers的团队测试的志愿者在骑行和洗澡的时候测试了这个设备。这个纤薄柔韧的电池可以在不影响太阳能发电性能的情况下伸展30%之多,Rogers表示这意味着用户在使用的时候会几乎感觉不到它的存在。

 

柔性电路系统问世 根据需要可任意变形

瑞士洛桑联邦高等理工学院研究人员已成功开发出一种电路系统,它能够弯曲,甚至拉伸其四倍原始尺寸。

目前应用在电子设备上的电路系统都是固定在主板上,无法折叠和拉伸,但研究人员开发出的这种新型柔性电路板能够根据需要来“变形”,因此它可以应用在可穿戴设备,人体皮肤生物传感器以及智能衣服上。

 

研究人员表示,这种柔性电路系统使用液态金属,搭配柔性聚合物,从而创建一种能够导电的弹性电路。研究人员甚至表示,这种电路系统能够“忍受”百万次折叠或拉伸。

目前测试的这种柔性导电系统尺寸还比较大, 但研究人员表示,将这种技术“最小化”指日可待。 "借助我们开发的搭建和堆积技术,可以使电路磁道变得非常薄,但却不影响其稳定性。”研究人员表示。

如果这项技术能够最终走出实验室,被广泛应用,就意味着可穿戴技术领域将迎来一种“革命”,或许真正可以弯曲、拉伸的曲面显示屏设备将最终会出现。(如需转载,请注明来源自科技世界网)

 

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