'स्मार्ट' फैब्रिक्स की अगली पीढ़ी में कशीदाकारी इलेक्ट्रॉनिक्स

पुरातत्व से पता चलता है कि मनुष्यों ने लगभग 170, 000 साल पहले कपड़े पहनना शुरू किया था, जो दूसरे से अंतिम हिमयुग के बहुत करीब था। हालांकि, अब भी, अधिकांश आधुनिक मनुष्य ऐसे कपड़े पहनते हैं जो केवल उन शुरुआती कपड़ों से बमुश्किल अलग होते हैं। लेकिन यह है कि लचीला इलेक्ट्रॉनिक्स के रूप में बदलने के लिए के बारे में तेजी से बुना जा रहे हैं "स्मार्ट कपड़े" कहा जा रहा है।

इनमें से कई पहले से ही खरीद के लिए उपलब्ध हैं, जैसे कि लेगिंग, जो आसान योग के लिए कोमल कंपन प्रदान करते हैं, टी-शर्ट जो खिलाड़ी के प्रदर्शन और खेल ब्रा को ट्रैक करते हैं जो हृदय गति की निगरानी करते हैं। स्मार्ट कपड़ों में स्वास्थ्य देखभाल (रोगियों की हृदय गति और रक्तचाप को मापने), रक्षा (सैनिकों के स्वास्थ्य और गतिविधि के स्तर की निगरानी), कारों (यात्रियों को और अधिक आरामदायक बनाने के लिए सीट के तापमान को समायोजित करना) और यहां तक ​​कि स्मार्ट शहरों में भी आशाजनक उपयोग होते हैं (संकेत देना) राहगीरों के साथ)।

आदर्श रूप से, इन कपड़ों के इलेक्ट्रॉनिक घटक - सेंसर, बिजली की आपूर्ति करने के लिए डेटा और बैटरी संचारित करने के लिए एंटेना - उनके पहनने वालों द्वारा छोटे, लचीले और बड़े पैमाने पर किसी का ध्यान नहीं जाएगा। यह आज सेंसर के लिए सच है, जिनमें से कई मशीन-धोने योग्य भी हैं। लेकिन अधिकांश एंटेना और बैटरी कठोर हैं और जलरोधक नहीं हैं, इसलिए उन्हें धोने से पहले कपड़ों से अलग करना होगा।

ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी के इलेक्ट्रोसाइंस प्रयोगशाला में मेरा काम एंटेना और बिजली स्रोतों को बनाना है जो समान रूप से लचीले और धोने योग्य हैं। विशेष रूप से, हम सीधे प्रवाहकीय धागों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक्स में कढ़ाई कर रहे हैं, जिसे हम "ई-थ्रेड" कहते हैं।

एंटीना कढ़ाई

एक कशीदाकारी एंटीना (इलेक्ट्रोसाइंस लैब, सीसी बाय-एनडी)

हम जिस ई-थ्रेड के साथ काम कर रहे हैं, वह बिजली प्रदान करने के लिए धातु आधारित कोटिंग के साथ प्रत्येक को शक्ति प्रदान करने के लिए मुड़ बहुलक फिलामेंट्स के बंडल हैं। प्रत्येक फिलामेंट का बहुलक कोर आम तौर पर केवलर या ज़ाइलॉन से बना होता है, जबकि आसपास की कोटिंग चांदी की होती है। दसियों या यहां तक ​​कि इनमें से सैकड़ों फिलामेंट्स को एक एकल ई-धागा बनाने के लिए एक साथ घुमाया जाता है जो आमतौर पर आधे मिलीमीटर से कम होता है।

इन ई-थ्रेड्स का उपयोग आम वाणिज्यिक कढ़ाई उपकरणों के साथ आसानी से किया जा सकता है - वही कंप्यूटर से जुड़ी सिलाई मशीनें जो लोग हर दिन खेल जैकेट और स्वेटशर्ट पर अपना नाम डालने के लिए उपयोग करते हैं। कशीदाकारी एंटेना हल्के होते हैं और उनके कठोर तांबे के समकक्ष के रूप में अच्छे होते हैं, और अत्याधुनिक मुद्रित सर्किट बोर्डों के रूप में जटिल हो सकते हैं।

हमारे ई-थ्रेड एंटेना को और भी जटिल डिजाइनों में नियमित धागे के साथ जोड़ा जा सकता है, जैसे एंटेना को कॉर्पोरेट लोगो या अन्य डिजाइनों में एकीकृत करना। हम ऑर्गेना के रूप में पतले और केलार के रूप में मोटे कपड़ों पर एंटेना की कढ़ाई करने में सक्षम हैं। एक बार कशीदाकारी के बाद, तारों को पारंपरिक सोल्डरिंग या लचीले इंटरकनेक्ट द्वारा सेंसर और बैटरी से जोड़ा जा सकता है जो एक साथ प्लग को प्लग करते हैं।

अब तक, हम स्मार्ट टोपी बनाने में सक्षम हैं जो पार्किंसंस या मिर्गी के रोगियों के लिए गहरे मस्तिष्क संकेतों को पढ़ते हैं। हमने एंटेना के साथ टी-शर्ट कढ़ाई की है जो पहनने वाले के मोबाइल फोन में वाई-फाई सिग्नल की सीमा का विस्तार करते हैं। हमने मैट और बेडशीट भी बनाई हैं जो शुरुआती बचपन की चिकित्सा स्थितियों की एक श्रृंखला के लिए शिशुओं की ऊंचाई की निगरानी करते हैं। और हमने फोल्डेबल एंटेना बनाया है जो यह मापता है कि कपड़े की सतह कितनी झुकी हुई है या उठी हुई है।

एंटीना से आगे बढ़ रहा है

मेरी प्रयोगशाला अन्य ओहियो राज्य शोधकर्ताओं के साथ भी काम कर रही है, जिसमें रसायनशास्त्री ऐनी सह और चिकित्सक चंदन सेन शामिल हैं, जो लचीले कपड़े-आधारित लघु लघु जनरेटर बनाने के लिए।

कपड़े पर मुद्रित, धातु शक्ति उत्पन्न कर सकते हैं। (इलेक्ट्रोसाइंस लैब, सीसी बाय-एनडी)

हम कपड़े पर सिल्वर और जिंक डॉट्स के वैकल्पिक क्षेत्रों को लगाने के लिए इंकजेट प्रिंटिंग जैसी एक प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। जब वे धातुएं पसीने के संपर्क में आती हैं, तो खारा या तरल पदार्थ भी घावों से निकल जाता है, चांदी सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करती है और जस्ता नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है - और उनके बीच बिजली प्रवाहित होती है।

हमने केवल कपड़े को गीला करके थोड़ी मात्रा में बिजली उत्पन्न की है - बिना किसी अतिरिक्त सर्किट या घटकों की आवश्यकता के। यह एक पूरी तरह से लचीला, धोने योग्य शक्ति स्रोत है जो अन्य पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ जुड़ सकता है, पारंपरिक बैटरी की आवश्यकता को समाप्त कर सकता है।

दोनों एक साथ और व्यक्तिगत रूप से, ये लचीले, पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स कपड़ों को कनेक्टेड, सेंसिंग, संचार उपकरणों में बदल देंगे, जो 21 वीं शताब्दी के कपड़े के साथ अच्छी तरह से मेष करते हैं।

यह आलेख मूल रूप से वार्तालाप पर प्रकाशित हुआ था।

असीमिना किउरती, इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी