Ang mga Triboelectric Sensor ay Maglalaro ng Papel sa Susunod na Henerasyon ng Wearables

Isang pangkat ng mapanlikhang inhinyero mula sa NC State University ang kamakailan lamang nagpakilala ng triboelectric na sensor na batay sa burda sensor na maaaring magbago ng paraan ng iyong pakikipag-ugnayan sa mundo. Ang likhang ito ay higit pa sa isang remote na tahi sa iyong paboritong sweater. Nakamit ng mga mananaliksik na lumikha ng isang walang putol na kontrol na sistema na hinabi sa tela sa paraang hindi napapansin ng nagsusuot.

Isipin na lumapit ka sa iyong bagong kotse at gamit ang iyong t‑shirt ay i-unlock ang sasakyan at paandarin ito batay sa mga galaw ng kamay. Maaaring tunog futuristic ang teknolohiyang ito ngayon, ngunit dahil sa mga pag-unlad na ginawa ng mga inhinyerong ito, posible na ito. Narito kung bakit maaaring magkaroon ng malaking epekto ang pag-unlad na ito sa iyong buhay.

Elektronikong Wearable

Upang maunawaan ang kahalagahan ng gawain ng mga mananaliksik, mahalagang tingnan ang merkado ng mga wearable at ang pag-unlad nito. Mula pa noong unang mga elektronikong aparato at telepono, nangangarap ang mga malikhaing tao ng kasuotan na may halong futuristic na teknolohiya. Isipin ang mga miyembro ng Star Trek noong 70’s na pinipindot ang kanilang communicator sa dibdib at nakikipag-usap sa bridge ng barko. Kahit ngayon, patuloy na umuunlad ang merkado, kung saan ang mga simpleng disenyo tulad ng pinagsamang charger ng telepono at Bluetooth speaker ay nagiging pangkaraniwan.

Pinagmulan – ZEROi Smarthat

Potensyal ng Exponential na Paglago

Sa kasalukuyan, itinuturing ang merkado bilang isang mabilis na lumalagong sektor sa loob ng industriya ng teknolohiya. Isang ulat na inilathala ng mga mananaliksik mula sa Markets and Markets ang nagpakita na ang laki ng pandaigdigang merkado ng wearable technology ay inaasahang aabot sa $265.4B pagsapit ng 2026. Ipinakita ng datos na ang merkado ay lumalawak sa CAGR (compound annual growth rate) na 18.0% at lumago nang hanggang 45% noong 2021 – 2022.

Nausbong na Kasuotan

Maraming subseksyon sa loob ng merkado ng mga wearable. Ang isa na pinili ng mga mananaliksik na ito ay ang industriya ng Smart textiles. Nilayon nilang pagsamahin ang mga tela at elektronikong mga sangkap sa paraang hindi napapansin ng nagsusuot sa anyo at pakiramdam. Gayunpaman, maaaring makinabang ang nagsusuot sa karagdagang functionality.

Ang mga textile-based na human-machine interface ay nagbabago ng bahagi ng iyong kasuotan tungong mga kontrol. Isipin na mag-swipe ka sa iyong sweater upang sagutin ang telepono o hawakan ang iyong sumbrero upang buksan ang ilaw. Lahat ng mga opsyon na ito at marami pang iba ay posible gamit ang mga fabric sensor. Narito kung paano nagtagumpay ang mga mananaliksik sa paggawa ng mga kasuotan na maaaring i-click.

Mga Hamon na Hinarap ng mga Inhinyero

Kinailangan ng koponan na lampasan ang maraming hamon upang gawing click‑able ang tela. Una, ang karaniwang mga paraan ng pagbuburda ng mga tela ay batay sa 2D na disenyo. Dahil dito, hindi ito angkop para suportahan ang sensor na nangangailangan ng puwang sa pagitan ng mga contact.

Sensor na Triboelectric

Upang malampasan ang limitasyong ito, lumikha ang koponan ng bagong sinulid. Natuklasan ng koponan na ang polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF‑TrFE) na nano‑microfiber‑wrapped conductive yarn at polyurethane (PU)‑coated polyester‑copper yarn ay sapat upang panatilihing hiwalay ang mga contact ng sensor nang hindi binabago ang pakiramdam ng pagkalambot ng tela.

Mga Hindi Tumpak na Sensor

Ang mga hindi tumpak na sensor ay malaking suliranin para sa mga wearable. Ang pang-araw-araw na gawain at mga pangangailangan sa tibay ng mga aparatong ito ay nagiging sanhi ng pagkabigo at maling pag‑trigger. Karaniwan ang maling galaw at iba pang miscommunication kapag ang integrasyon ng sensor ay palaging abot‑kamay. Gayundin, maaaring magdulot ng maling pagbasa o maling contact ang mga salik na pangkapaligiran.

Upang maiwasan ang maling pag‑trigger ng sensor, nagpasya ang pangkat ng pananaliksik na maglagay ng puwang sa magkasalungat na charge na mga layer ng button gamit ang isang spacer. Nakakatulong ang pamamaraang ito upang gawing kontrolado ang sensitivity. Pinahintulutan din nito ang mga mananaliksik na magsagawa ng mga pagsubok sa iba’t ibang distansya ng puwang upang makita ang pinakamainam na ayos.

Yugto ng Disenyo ng Triboelectric

Ang aparato ay binubuo ng mga sensor na nakabatay sa triboelectric nanogenerator na binubuo ng dalawang magkasalungat na charge na layer. Ang estrukturang ito, kasama ang sinulid na kanilang nilikha, ay nagbibigay ng maaasahan at malambot na sensor na nagpapanatili ng kaginhawaan ng karaniwang tela.

Integrasyon ng AI

Ang sensor ay may microchip na ang tanging layunin ay i-decode ang data input mula sa sensor. Ang microchip na ito ay may integrated na AI protocol na gumagamit ng advanced na machine learning algorithms. Ang AI model na ito ay nilikha partikular upang maiwasan ang maling activation at maling pagbasa ng mga galaw. Pinapayagan nito ang aparato na irehistro ang mga aksyon tulad ng pag‑swipe.

Ang AI model ay lubos na nagpapabuti sa performance at functionality ng aparato. Pinapayagan din nito ang mga developer na magprograma ng iba’t ibang instruksyon batay sa iba’t ibang galaw. Dahil dito, mas nagiging mahusay ang aparato sa pagkilala ng mga galaw at utos at hindi pinapansin ang maling activation sa paglipas ng panahon.

Mga Benepisyo ng Bagong Fabric Sensor

Ang sensor ay nagdadala ng maraming benepisyo na ginagawa itong perpektong pagpipilian para sa paggamit sa mga wearable at iba pang senaryo. Ang kakayahang gawing controller ang kasuotan ay nagbubukas ng walang katapusang opsyon sa moda, pakikipag‑ugnayan sa pang-araw-araw na mga aparato, at marami pang iba. Binubuksan din nito ang pinto para sa mas maraming integrasyon sa mga smart city environment.

Isipin na ang iyong kasuotan ay nakikipag‑ugnayan sa mundo sa paligid mo. Maaaring magbigay ang teknolohiyang ito ng kakayahang baguhin ang channel sa pamamagitan ng pag‑pindot sa iyong sopa o patugtugin ang paborito mong kanta sa pamamagitan ng pag‑tap sa brim ng iyong sumbrero. Maaari rin nitong gawing mas tumutugon ang mga doktor o panatilihin ang mga sundalo na nasa kontak sa iba. Patuloy na namumukod‑tangi ang mga benepisyo ng teknolohiyang ito.

Miniaturisasyon

Ang mga sensor na ito ay napakaliit at makakatulong sa pag‑unlad ng maraming sektor tulad ng robotics, aerospace, at marine exploration. Ang magaan at flexible na katangian ng mga aparatong ito ay ginagawa silang perpekto para sa paggamit sa mga non‑conforming robot din. Ang mga non‑conforming robot ay mga robot na walang matigas na istruktura. Kapaki‑pakinabang ang mga ito kapag kailangan mo ng robot na makakaayos upang makalusot sa mga bitak at siwang.

Enerhiya ng Triboelectric

Isa sa mga pangunahing benepisyo ng triboelectric sensor ay ang kakayahang mag‑self‑charge. Kilala ang mga triboelectric sensor sa kanilang simpleng disenyo at sensitivity, na ginagawang perpekto para sa paggamit na ito. Ginagamit ng mga sensor na ito ang static charge sa paggalaw sa pagitan ng mga layer upang manatiling may kuryente. Dahil dito, hindi na kailangang i‑recharge ang mga ito.

Maramihang Paggamit

Hindi maaaring balewalain ang pagiging versatile ng bagong layout ng sensor na ito. Ang dagdag na consistency at kakayahang kilalanin ang iba’t ibang uri ng input ay nagbigay ng malaking tagumpay sa proyekto. Bukod pa rito, ang mga opsyon sa pag‑customize ay naglagay sa likha ng mananaliksik sa isang natatanging klase.

Mga Inhinyero ng NC State University

Ang koponan sa likod ng proyekto ay binubuo nina Yu Chen, Yali Ling, Yiduo Yang, Zihao Wang, Yang Liu, Wei Gao, Bao Yang, Xiaoming Tao, at Rong Yin. Ang pananaliksik, pag‑unlad, at pagsubok ay isinagawa sa NC State University. Ngayon, layunin ng koponan na palawakin pa ang kanilang pananaliksik sa triboelectric‑based na textile sensor at itulak ang pag‑adopt ng mga wearable.

Yugto ng Pagsubok

Ipinakita ng pagsubok sa proyekto ang flexibility at potensyal ng pag‑unlad. Upang subukan ang proyekto, lumikha ang mga mananaliksik ng custom na music player na tumatanggap ng BT inputs. Ang player ay dinisenyo partikular upang tumanggap ng mga nakapirming core function na konektado sa mga kaugnay na galaw sa sensor.

Nagawang i‑play, i‑pause, i‑skip ang mga track, at i‑adjust ang volume ng mga inhinyero gamit ang sensor. Pinatunayan ng mga resulta na ang konsepto ay viable. Bukod pa rito, nagbigay ito ng mas magagandang resulta kaysa inaasahan. Nagawang gamitin ng mga inhinyero ang aparato upang maglaro ng mga laro at kahit mag‑input ng password kapag kinakailangan. Ngayon, tumaas ang interes sa pananaliksik na ito dahil sa mga potensyal na aplikasyon nito.

Mga Potensyal na Aplikasyon

Maraming aplikasyon ang teknolohiyang ito. Ang mga textile sensor ay maaaring magpababa ng timbang, magpabuti ng responsiveness, at magbigay ng mahalagang sensor feedback kapag kinakailangan. Bilang resulta, ang konsepto ng pagkakaroon ng wearable controllers ay may potensyal na baguhin ang maraming industriya.

Kalusugan

Ang kalusugan ay isa sa mga sektor na maaaring gumamit ng teknolohiyang ito upang magbigay ng mas mahusay na serbisyo. Maraming pasyente ang kailangang magsuot ng monitoring equipment at kailangan ng isang uri ng alert mechanism sa kanilang tabi. Ang pagpapakilala ng mga textile‑based sensor ay maaaring magbigay‑daan sa mga indibidwal na ito na mag‑navigate sa kanilang araw nang may higit na kalayaan.

Bukod pa rito, maaaring gamitin ng mga propesyonal sa medisina ang mga sistemang ito. Ang ilang sistema ay maaaring humiling ng tiyak na mga item o magbigay ng alert kapag kinakailangan. Maaaring magsuot ang mga pasyente ng mga gown na nagbibigay ng mahahalagang datos tungkol sa kanilang kalusugan o galaw. Dagdag pa, kapag pinagsama sa mga RF at IoT sensor at iba pang opsyon, binubuksan ng teknolohiyang ito ang pinto sa isang bagong antas ng kakayahan sa pag‑monitor ng pasyente.

Palakasan

Ang industriya ng palakasan ay isa pang merkado na maaaring gumamit ng teknolohiyang ito upang mapabuti ang kanilang alok. Mayroon nang patuloy na integrasyon ng mga sensor sa malalaking liga ng palakasan upang mapabuti ang tawag ng referee at iba pang mahahalagang aspeto ng gameplay. Ngayon, ang mga magaan na sensor na ito ay maaaring magbigay ng pinahusay na kakayahan sa pag‑monitor ng atleta.

Moda

Matagal nang nangunguna ang industriya ng moda sa wearable technology. Maraming pagtatangka na lumikha ng kapaki‑pakinabang na wearable ang nabigo dahil hindi ito fashionable o komportable. Ang pagpapakilala ng triboelectric‑powered na textile sensor ay nagbabago ng laro at nagbibigay‑daan sa mga designer na walang putol na isama ang teknolohiya sa kanilang mga likha.

Militar

Patuloy na lumilitaw ang mga aplikasyon militar para sa teknolohiyang ito. May mga talakayan na tungkol sa paggamit ng teknolohiya upang magdagdag ng kontrol ng drone sa uniporme ng mga sundalo kasama ang napakaraming iba pang sensor. Ang sundalo ng hinaharap ay magiging mas magaan ngunit makakagawa ng maraming beses na mas marami kaysa sa kanilang nauna.

Maaaring gamitin ng militar ang teknolohiyang ito para sa mga verification system tulad ng password at ID verification din. Makikita mo ang mga sundalo na naglalakad patungo sa isang gate at isang sensor ang nagha‑pull up ng kanilang ID at pinapatunay ito sa pamamagitan ng pag‑tap sa sensor sa kanilang uniporme. Maaari pa nilang magdagdag ng karagdagang impormasyon o mag‑navigate sa isang komplikadong menu gamit lamang ang kanilang kasuotan.

Mga Kumpanyang Maaaring Makikinabang sa Teknolohiyang Ito

Patuloy na umiinit ang merkado ng wearable. Marahil alam mo na ang mga pangunahing kakompetensya tulad ng Apple (AAPL ), Microsoft (MSFT ), at Fitbit. Matagal nang nag‑aalok ang mga kumpanyang ito ng wearable technology sa anyo ng mga relo o iba pang item na may sensor upang subaybayan ang mga aspeto ng iyong kalusugan. Narito ang ilang iba pang kumpanya na gumagawa ng mga hakbang sa merkado ng wearables.

Augmedix

Ang Augmedix ay isang AI‑powered na tagapagbigay ng pangangalaga. Ang kumpanya ay nag‑iintegrate ng wearable technology upang matulungan ang mga drayber ng ambulansya na kumonekta sa iba pang mga reaksyon sa pangangalagang pangkalusugan kapag kinakailangan. Ang aparato ay nagkokonekta sa lahat ng propesyonal sa klinika kapag kailangan.

Itinatag ang Augmedix noong 2022 upang makatulong na mapawi ang mga hindi epektibong proseso sa sektor ng pangangalagang pangkalusugan at magdala ng mas magagandang proseso ng pangangalaga. Sa kasalukuyan, ang network ay nag‑aalok ng hanay ng kapaki‑pakinabang na mga aparato kabilang ang digitalisasyon ng natural na pag‑usap ng clinician at pasyente. Pinapayagan ng pamamaraang ito na maidagdag ang mga pag‑usap na ito sa real‑time bilang kapaki‑pakinabang na medikal na datos.

UA HealthBox

Ang UA HealthBox ay isang fitness monitoring app na dinisenyo upang tulungan ang mga gumagamit na sukatin ang kanilang progreso at kalusugan. Ang programa ay sinusuportahan ng dating smartphone manufacturer na HTC. Inilaan ng kumpanya ang maraming taon ng pag‑develop ng processing at nagtuon ito sa paglikha ng mga makapangyarihang wearable na may tagumpay.

Ang Kinabukasan ng mga Wearable ay Makinang

Mabilis na dumarating ang mga pag‑unlad sa wearable tech. Sa kasalukuyan, ang solar‑powered at self‑powered na mga wearable item ay handa nang pumasok sa merkado nang malakihan. Ang mga napapanatiling opsyon na ito ay mag‑iintegrate ng AI solutions upang magbigay ng bagong antas ng interaktibidad sa iyong digital na kapaligiran. Bukod pa rito, maaaring pagsamahin ang teknolohiyang ito sa AR at VR upang lumikha ng walang putol na pagsasanib ng digital at totoong mundo.

Ang Decentralized AI ay ang Kinabukasan ng mga Wearable

Ang mga AI system, tulad ng ibang Web2 na aplikasyon, ay nagsimulang lumipat sa mga format ng Web3. Ang mga bagong decentralized AI ecosystem na ito ay maaaring mangolekta ng mas maraming data mula sa mga network node sa real time. Dahil dito, mas angkop ang mga ito upang tumulong sa paglikha ng malalaking modelo para sa mga wearable sa hinaharap.

Isang bagay lang ito kapag ang iyong AI wearable ay tumutulong mag‑monitor ng iyong kalusugan. Isa pang kwento ito kapag gumagamit ito ng data mula sa lahat ng ibang gumagamit upang kilalanin ang mga pattern ng kalusugan sa mga rehiyon at iba pang mahahalagang estadistika na makakatulong sa maagang pagtukoy ng panganib. Pinakamaganda, ang mga aparatong ito ay patuloy na nililikha upang maging self‑powered, na ginagawa silang isang napapanatiling alternatibo.

Ang Triboelectric Sensor ay Nagmamarka ng Milestone sa Teknolohiya ng mga Wearable

Hanggang kamakailan, karamihan sa mga wearable ay mga relo, singsing, o iba pang item na maaaring suportahan ang matigas at malaking processing board o controller. Salamat sa pagkamalikhain at talino ng mga inhinyero ng NC State University, maaaring maging mas kapaki‑pakinabang ang iyong mga kasuotan sa hinaharap. Sa pinakamababa, ang susunod na henerasyon ng mga wearable ay magpapahusay ng iyong pakikipag‑ugnayan at magbubukas ng pinto para sa isang rebolusyon sa moda/teknolohiya.

Alamin ang Iba pang Cool Tech Now