Les capteurs triboélectriques prêts à jouer un rôle dans les wearables de prochaine génération

Un groupe d’ingénieurs inventifs de l’Université NC State a récemment dévoilé un capteur basé sur une broderie triboélectrique qui pourrait révolutionner votre façon d’interagir avec le monde. Cette création est bien plus qu’une télécommande cousue dans votre pull préféré. Les chercheurs ont réussi à créer un système de contrôle intégré au tissu de façon à ce qu’il soit imperceptible pour le porteur.

Imaginez-vous vous approcher de votre nouvelle voiture et utiliser votre t‑shirt pour déverrouiller le véhicule et le démarrer grâce à des gestes de la main. Cette technologie peut sembler futuriste aujourd’hui, mais grâce aux avancées réalisées par ces ingénieurs, elle est déjà possible. Voici pourquoi cette innovation pourrait avoir un impact majeur sur votre vie.

Électronique portable

Pour comprendre l’importance du travail des chercheurs, il est essentiel d’examiner le marché des wearables et son évolution. Depuis les premières électroniques et téléphones, les créatifs rêvent de vêtements imprégnés de technologies futuristes. Pensez aux membres de Star Trek des années 70 tapant leur communicateur sur la poitrine et parlant avec le pont du vaisseau. Aujourd’hui encore, le marché prospère, avec des conceptions simples comme des chargeurs de téléphone intégrés et des haut-parleurs Bluetooth qui deviennent de plus en plus courants.

Source – ZEROi Smarthat

Potentiel de croissance exponentielle

Aujourd’hui, le marché est considéré comme un secteur à forte croissance au sein de l’industrie technologique. Un rapport publié par des chercheurs de Markets and Markets a révélé que la taille du marché mondial des technologies portables devrait atteindre 265,4 milliards de dollars d’ici 2026. Les données ont montré que le marché s’étendait à un TCAC (taux de croissance annuel composé) de 18,0 % et avait connu une croissance aussi rapide que 45 % entre 2021 et 2022.

Vêtements évolués

Il existe de nombreuses sous‑sections au sein du marché des wearables. Celle sur laquelle ces chercheurs ont choisi de se concentrer était l’industrie des textiles intelligents. Ils ont cherché à fusionner les textiles avec l’électronique de manière à rendre l’intégration imperceptible pour le porteur tant au niveau de l’apparence que du toucher. Cependant, le porteur pouvait profiter de fonctionnalités supplémentaires.

Les interfaces homme‑machine basées sur le textile transforment des parties de vos vêtements en contrôles. Imaginez glisser votre pull pour répondre à votre téléphone ou toucher votre chapeau pour allumer une lumière. Toutes ces options et bien plus encore sont possibles grâce aux capteurs en tissu. Voici comment les chercheurs ont réussi à rendre les vêtements cliquables.

Défis rencontrés par les ingénieurs

L’équipe a dû surmonter de nombreux défis pour rendre le tissu cliquable. Tout d’abord, les méthodes normales de broderie des tissus sont généralement basées sur des conceptions 2D. En conséquence, elles n’étaient pas propices à supporter un capteur nécessitant des espaces entre les contacts.

Capteur triboélectrique

Afin de surmonter cette limitation, l’équipe a créé un nouveau fil. Elle a découvert que le fil conducteur ennané de nano‑microfibres de polyfluorure de vinylidène‑trifluoroéthylène (PVDF‑TrFE) et le fil polyester‑cuivre revêtu de polyuréthane (PU) maintenaient suffisamment d’écart entre les contacts du capteur sans altérer la souplesse du tissu.

Capteurs imprécis

Les capteurs imprécis constituent un problème majeur pour les wearables. Les activités quotidiennes et les exigences de durabilité de ces appareils les rendent sujets aux pannes et aux déclenchements erronés. Les gestes faux et autres malentendus sont courants lorsque l’intégration du capteur est toujours à portée de main. De plus, des facteurs environnementaux peuvent entraîner des lectures défectueuses ou des contacts erronés.

Pour éviter les déclenchements erronés, l’équipe de recherche a décidé d’espacer les couches opposées du bouton à l’aide d’un entretoise. Cette approche a permis de rendre la sensibilité contrôlable. Elle a également permis aux chercheurs de réaliser des tests à différentes distances d’écart afin de déterminer la configuration optimale.

Phase de conception triboélectrique

Le dispositif est composé de capteurs basés sur un nanogénérateur triboélectrique constitués de deux couches chargées de façon opposée. Cette structure, combinée au fil qu’ils ont créé, fournit un capteur fiable et doux au toucher qui conserve le confort d’un tissu ordinaire.

Intégration IA

Le capteur possède une puce microélectronique dont le seul but est de décoder les données provenant du capteur. Cette puce intègre un protocole IA qui exploite des algorithmes d’apprentissage automatique avancés. Ce modèle IA a été créé spécifiquement pour prévenir les activations erronées et les mauvaises interprétations de gestes. Il permet à l’appareil d’enregistrer des actions comme le glissement.

Le modèle IA améliore considérablement les performances et la fonctionnalité de l’appareil. Il permet également aux développeurs de programmer une gamme d’instructions basées sur divers gestes. Ainsi, l’appareil devient meilleur pour reconnaître les gestes et les commandes tout en ignorant les activations erronées avec une utilisation accrue.

Avantages du nouveau capteur en tissu

Le capteur introduit une multitude d’avantages qui en font une option idéale pour les wearables et d’autres scénarios d’utilisation. La capacité de transformer les vêtements en contrôleur ouvre des possibilités infinies en matière de mode, d’interaction avec les appareils quotidiens, et bien plus encore. Cela ouvre également la porte à une plus grande intégration dans les environnements de villes intelligentes.

Imaginez vos vêtements communiquant avec le monde qui vous entoure. Cette technologie pourrait permettre, un jour, de changer de chaîne en appuyant sur votre canapé ou de jouer votre chanson préférée en tapotant le bord de votre chapeau. Elle pourrait également permettre aux médecins d’être plus réactifs ou aux soldats de rester en contact avec les autres. Les avantages de cette technologie continuent de se démarquer.

Miniaturisation

Ces capteurs sont minuscules et peuvent aider à faire progresser plusieurs secteurs tels que la robotique, l’aérospatiale et l’exploration marine. La légèreté et la flexibilité de ces appareils les rendent également idéaux pour les robots non conformes. Les robots non conformes sont des robots qui n’ont pas de structure rigide. Ils sont utiles lorsqu’il faut un robot capable de s’adapter pour passer à travers des fissures et des crevasses.

Énergie triboélectrique

L’un des principaux avantages du capteur triboélectrique est son auto‑charge. Les capteurs triboélectriques sont reconnus pour leurs conceptions simples et leur sensibilité, ce qui les rend idéaux pour cet usage. Ces capteurs utilisent la charge statique générée par le mouvement entre les couches pour rester alimentés. Ainsi, ils n’ont jamais besoin d’être rechargés.

Utilisation polyvalente

La polyvalence de cette nouvelle configuration de capteur ne peut être ignorée. La cohérence accrue et la capacité à reconnaître différents types d’entrées font du projet un énorme succès. De plus, les options de personnalisation placent la création des chercheurs dans une catégorie à part.

Ingénieurs de l’Université NC State

L’équipe à l’origine du projet était composée de Yu Chen, Yali Ling, Yiduo Yang, Zihao Wang, Yang Liu, Wei Gao, Bao Yang, Xiaoming Tao et Rong Yin. La recherche, le développement et les tests ont été menés à l’Université NC State. Désormais, l’équipe cherche à approfondir ses recherches sur les capteurs textiles basés sur la triboélectricité et à promouvoir l’adoption des wearables.

Phase de test

Les tests du projet ont démontré la flexibilité et le potentiel du développement. Pour tester le projet, les chercheurs ont créé un lecteur musical personnalisé acceptant les entrées BT. Le lecteur a été conçu spécifiquement pour accepter des fonctions de base fixes reliées aux gestes correspondants du capteur.

Les ingénieurs ont pu lire, mettre en pause, sauter des pistes et ajuster le volume à l’aide du capteur. Les résultats ont prouvé que le concept était viable. De plus, ils ont donné de meilleurs résultats que prévu. Les ingénieurs ont pu utiliser l’appareil pour jouer à des jeux et même saisir des mots de passe lorsque nécessaire. Aujourd’hui, l’intérêt pour cette recherche a augmenté en raison de ses applications potentielles.

Applications potentielles

Il existe de nombreuses applications pour cette technologie. Les capteurs textiles peuvent réduire le poids, améliorer la réactivité et fournir des retours de capteur précieux lorsque nécessaire. Par conséquent, le concept de contrôleurs portables a le potentiel de révolutionner de nombreuses industries.

Soins de santé

Les soins de santé sont l’un des secteurs qui pourraient utiliser cette technologie pour offrir un meilleur service. De nombreux patients doivent porter des équipements de surveillance et ont besoin d’un mécanisme d’alerte à proximité. L’introduction de capteurs basés sur le textile pourrait permettre à ces personnes de gérer leur journée avec plus de liberté.

De plus, ces systèmes pourraient être utilisés par les professionnels de santé. Certains systèmes peuvent demander certains articles ou déclencher des alertes lorsque nécessaire. Les patients pourraient porter des blouses qui fournissent des statistiques vitales sur leur santé ou leurs mouvements. En outre, lorsqu’ils sont combinés avec des capteurs RF et IoT et d’autres options, cette technologie ouvre la porte à un nouveau niveau de capacités de surveillance des patients.

Sports

L’industrie du sport est un autre marché qui pourrait utiliser cette technologie pour améliorer ses offres. Il y a déjà une intégration constante de capteurs dans les grandes ligues sportives afin d’améliorer les décisions des arbitres et d’autres aspects essentiels du jeu. Désormais, ces capteurs légers pourraient permettre des capacités de suivi des athlètes améliorées.

Mode

L’industrie de la mode a longtemps été à l’avant-garde de la technologie portable. De nombreuses tentatives de création de wearables utiles ont échoué simplement parce qu’ils n’étaient pas à la mode ou confortables. L’introduction de capteurs textiles alimentés par la triboélectricité change la donne et permet aux designers d’intégrer la technologie de manière fluide dans leurs créations.

Militaire

Les applications militaires de cette technologie continuent d’émerger. Des discussions existent déjà sur l’utilisation de la technologie pour ajouter des contrôles de drones aux uniformes des soldats, ainsi qu’une multitude d’autres capteurs. Le soldat du futur sera plus léger mais pourra accomplir bien plus que son prédécesseur.

L’armée pourrait également utiliser cette technologie pour des systèmes de vérification tels que les mots de passe et la vérification d’identité. Vous pourriez voir des soldats se diriger vers une porte, un capteur affichant leur ID et le vérifiant en tapotant un capteur sur leur uniforme. Ils pourraient même ajouter des informations supplémentaires ou naviguer dans un menu complexe uniquement avec leurs vêtements.

Entreprises qui pourraient bénéficier de cette technologie

Le marché des wearables continue de s’intensifier. Vous connaissez probablement les principaux concurrents tels qu’Apple (AAPL ), Microsoft (MSFT ) et Fitbit. Ces entreprises offrent depuis longtemps des technologies portables sous forme de montres ou d’autres objets dotés de capteurs pour surveiller divers aspects de votre santé. Voici d’autres entreprises qui font des mouvements sur le marché des wearables.

Augmedix

Augmedix est un prestataire de soins alimenté par l’IA. L’entreprise intègre la technologie portable pour aider les conducteurs d’ambulance à se connecter aux autres réactions de soins de santé lorsque nécessaire. L’appareil connecte tous les professionnels à la clinique en cas de besoin.

Augmedix a été fondée en 2022 pour aider à soulager les inefficacités du secteur de la santé et à améliorer les processus de soins. Le réseau propose actuellement une gamme d’appareils utiles, y compris la numérisation des conversations naturelles entre clinicien et patient. Cette approche permet d’ajouter ces conversations en temps réel comme données médicales utiles.

UA HealthBox

UA HealthBox est une application de suivi de la forme physique conçue pour aider les utilisateurs à mesurer leurs progrès et leur bien-être. Le programme est soutenu par le fabricant de smartphones HTC, autrefois leader du marché. L’entreprise a mis à profit ses nombreuses années de développement de processeurs pour créer avec succès des wearables puissants.

L’avenir des wearables est prometteur

Les avancées dans la technologie portable arrivent rapidement. Déjà, les wearables solaires et les appareils portables auto‑alimentés sont prêts à pénétrer massivement le marché. Ces options durables intégreront des solutions IA pour offrir un nouveau niveau d’interaction avec votre environnement numérique. De plus, cette technologie peut se combiner avec la RA et la RV pour créer une fusion transparente entre les mondes numérique et réel.

L’IA décentralisée est l’avenir des wearables

Les systèmes d’IA, comme d’autres applications Web2, ont commencé à migrer vers des formats Web3. Ces nouveaux écosystèmes d’IA décentralisée peuvent collecter davantage de données provenant des nœuds du réseau en temps réel. Ainsi, ils sont mieux adaptés pour aider à créer de grands modèles pour les wearables à l’avenir.

C’est une chose que votre wearable IA aide à surveiller votre santé. C’en est une autre lorsqu’il utilise les données de tous les autres utilisateurs pour reconnaître les tendances de santé dans les régions et d’autres statistiques cruciales qui aideraient à identifier les risques plus tôt. Le meilleur, c’est que ces appareils sont de plus en plus conçus pour être auto‑alimentés, ce qui en fait une alternative durable.

Le capteur triboélectrique marque une étape importante dans la technologie des wearables

Jusqu’à récemment, la plupart des wearables étaient des montres, des bagues ou d’autres objets pouvant supporter une carte de traitement ou un contrôleur rigide et volumineux. Grâce à la créativité et à l’ingéniosité de ces ingénieurs de l’Université NC State, vos vêtements pourraient devenir beaucoup plus utiles à l’avenir. Au minimum, les wearables de prochaine génération amélioreront vos interactions et ouvriront la porte à une révolution mode/technologie.

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