Исследователи из инженерной школы UBC Okanagan разработали недорогой датчик, который можно использовать в текстильных и композитных материалах. Хотя исследования еще новы, датчик может проложить путь к умной одежде, которая сможет отслеживать движения человека.
«Встроенный микроскопический датчик способен распознавать локальное движение за счет растяжения тканых нитей, обработанных графеновыми нанопластинками, которые могут считывать активность тела», – объясняет профессор инженерии Мина Хоорфар.
«Микроскопические датчики меняют способ наблюдения за машинами и людьми», – говорит Хорфар, ведущий исследователь в Advanced Thermo-Fluidic Lab в кампусе UBC в Оканагане. "Благодаря сочетанию сокращения технологий и повышения точности, будущее в этой области очень светлое."
Эта «технология усадки» использует явление, называемое удельным сопротивлением пьезоэлементам, – электромеханический отклик материала, когда он находится под действием напряжения. Эти крошечные датчики показали большие перспективы в обнаружении движений человека и могут использоваться для мониторинга сердечного ритма или контроля температуры, – объясняет Хоорфар.
Ее исследование, проведенное в партнерстве с Исследовательским институтом материалов и производства UBC Okanagan, показывает потенциал недорогого, чувствительного и эластичного датчика пряжи.
Датчик можно сплести из спандекса, а затем завернуть в эластичную силиконовую оболочку. Эта оболочка защищает проводящий слой от суровых условий и позволяет создавать моющиеся носимые датчики.
Хотя идея умной одежды – ткани, которая может сказать пользователю, когда нужно пить, а когда отдыхать – может изменить спортивную индустрию, профессор UBC Аббас Милани говорит, что датчик имеет и другие применения. Он может отслеживать деформации в армированных волокнами композитных тканях, которые в настоящее время используются в передовых отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, авиакосмическая промышленность и судостроение.
Недорогой эластичный композитный датчик также показал высокую чувствительность и может обнаруживать небольшие деформации, такие как растяжение пряжи, а также деформации вне плоскости в недоступных местах композитных ламинатов, – говорит Милани, директор Исследовательского института материалов и производства UBC.
Испытания показывают, что дальнейшее повышение точности может быть достигнуто за счет точной настройки смеси материалов датчика и улучшения его электропроводности и чувствительности.
В конце концов, это может позволить ему улавливать серьезные недостатки, такие как «сморщивание волокон», при производстве сложных композитных конструкций, таких как те, которые в настоящее время используются в самолетах или кузовах автомобилей.
«Современные текстильные композитные материалы максимально сочетают в себе сильные стороны различных армирующих материалов и рисунков с различными вариантами смол», – говорит он. «Интеграция сенсорных технологий, таких как пьезорезистивные датчики, изготовленные из гибких материалов, совместимых с тканевым армированием хоста, становится настоящим поворотным моментом в зарождающейся эре интеллектуального производства и текущих тенденциях в области автоматизации."
Исследование, опубликованное недавно в Small, было проведено исследователями из исследовательской сети Composites Research Network и Advanced Thermo-Fluidic Lab при финансовой поддержке Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям.