صفحه نمایش‌های به معنی واقعی قابل پوشیدن

توضیح تصویر: طرح و عکس یک ماژول صفحه نمایش پوشیدنی قابل شستشو.
اعتبار: KAIST
    

وقتی که ما در مورد لباس ها فکر می کنیم، معمولا اینگونه است که آنها با پارچه های ساخته می شوند و برای استفاده روزانه باید پوشیدنی و قابل شستشو باشند؛ در حالی که لباس های هوشمند دارای مشکلاتی در زمینه منابع قدرت و نفوذ پذیری رطوبتیشان هستند و موجب بد عمل کردن دستگاه ها می شوند. در حال حاضر تحقیقاتی KAIST این مشکل را برطرف کرده است، و یک تکنولوژی ماژول نمایشگر پوشیدنی مبتنی بر پارچه را طراحی کرده است که قابل شستشو است و نیازی به منبع برق خارجی ندارد.
پروفسور کیونگ چول چوی از دانشکده مهندسی برق و تیم او ساخت ماژول های نمایشگر پوشیدنی خود را روی پارچه های واقعی که سلول های خورشیدی پلیمری (PSCها) را با دیودهای نور افشان ارگانیک (OLEDها) یکی می کند تمام کردند.
 
PSC ها یکی از پرطرفدارترین نامزدها برای منبع قدرت نسل آینده، به ویژه برای کاربردهای پوشیدنی و اپتوالکترونیک بوده است، زیرا آنها می توانند قدرت پایدار را بدون منبع قدرت خارجی فراهم آورند، در حالی که OLED ها می توانند با توان میلی وات کار کنند. با این حال، مشکل این بوده است که آنها هر دو نسبت به رطوبت و اکسیژن خارجی آسیب پذیر هستند. وجود مانعی به صورت در کپسول نهی برای قابل اطمینان بودن کار آنها ضروری است. در کپسول نهی مرسوم برای محیط های نرمال کافی است؛ با این حال، ویژگی های آن را در محیط های آبکی، مانند آب، از دست می رود. این محدودیتی است که با وجود آن تجاری سازی نمایشگرهای پوشیدنی که حتی در روزهای بارانی و یا پس از شستن کار کنند، محدود می شود.
 
برای مقابله با این مسئله، تیم مانعی کپسولی را به کار گرفت که می تواند از دستگاه بدون از دست دادن ویژگی های آن پس از شستشو با نشست لایه اتمی (ALD) و لایه گذاری چرخشی محافظت کند. با استفاده از این تکنولوژی در کپسول نهی، تیم تأیید کرد که ماژول های نمایشگر پوشیدنی مبتنی بر پارچه، از جمله PSC ها، OLED ها و مانع های کپسولی پیشنهادی، تغییرات کمی در ویژگی های خود حتی پس از 20 شستشو با سیکل های 10 دقیقه ای را نشان می دهند. علاوه بر این، دستگاه کپسول شده به طور پایدار با شعاع انحنای کمِ سه میلیمتر کار می کرد و قابلیت اطمینان بالایی را از خود نشان می داد.
 
در نهایت، در بیش از 30 روز، حتی پس از اینکه تحت استرس خمیدگی و شستشو قرار گرفت، زوالی در خواص نداشت. از آنجایی که در مقایسه با وسایل الکترونیکی قابل پوشیدنی مرسوم که در آنها از زیر لایه های پلاستیکی سنتی استفاده می شود از بافتهای پر تنش کمتری در آنها استفاده می شود، این تکنولوژی می تواند تجاری سازی وسایل الکترونیکی پوشیدنی را تسریع بخشد. مهمتر از همه، این وسیله الکترونیکی پوشیدنی می تواند در روال زندگی روزانه انرژی را از طریق یک سیستم خود توان ذخیره کند. دستگاه کپسول شده به طور پایدار با شعاع انحنای کمِ سه میلیمتر کار می کرد و قابلیت اطمینان بالایی را از خود نشان می داد.

 
پروفسور چو گفت: "من می توانم بگویم که این تحقیق یک ماژول الکترونیکی قابل پوشیدنی واقعا قابل شستشو را محقق کرد به این معنی که در آن از پارچه های پوشیدنی روزانه به جای پلاستیک استفاده شده در دستگاه های الکترونیکی قابل پوشیدنی مرسوم استفاده می شود. با ذخیره انرژی به وسیله PSC ها، می تواند خود توان باشد و از انرژی خورشیدی دوستدار طبیعت استفاده کند و قابل شستشو هم باشد. من معتقدم که این راه را برای "صفحه نمایش قابل پوشیدنی واقعی" که می تواند در نساجی شکل بگیرد، فراتر از شکل پیوستی تکنولوژی قابل پوشیدن مرسوم هموار کرده است."

یک شیمیدان مواد می گوید بسیاری از زیست حسگرهای قابل پوشیدن و انتقال دهنده های داده و پیشرفت های تکنیکی مشابه برای دیده بانی سلامت شخصی شده اکنون به طور خلاقانه ای مینیاتوری شده اند، اما بسیاری از آنها نیاز به انرژی زیادی دارند و منابع انرژی می توانند بزرگ و سنگین باشند. در حال حاضر محققان گزارش می دهند که آنها پارچه ای را تولید کرده اند که می تواند از گرمای بدن برای توان میکرو الکترونیک لازم برای پوشیدنی هایی مانند ردیاب های فعالیت برداشت و استفاده کند.
  

   
شیمیدان های مواد، پارچه ای را ایجاد کرده اند که می تواند گرمای بدن را برای قدرت میکرو الکترونیک پوشیدنی مانند ردیاب های فعالیت، برداشت کند. آنها به تولید و ارزیابی نوار های کشباف پارچه ای از پارچه های ترموالکتریک که می توانند ولتاژ گرمایی بیش از 20 میلی ولت را در هنگام استفاده روی دست تولید کنند پرداخته اند.

 
گرمای بدن می تواند توان لازم را با استفاده از تفاوت بین دمای بدن و هوای خنک محیط، تحت یک اثر ترموالکتریک، تولید کند. مواد با هدایت الکتریکی بالا و هدایت حرارتی کم، می توانند بار الکتریکی را از یک منطقه گرم به سمت یک نقطه سردتر حرکت دهند. محققان گزارش می دهند که آنها پارچه ای را تولید کرده اند که می تواند از گرمای بدن برای توان میکرو الکترونیک لازم برای پوشیدنی هایی مانند ردیاب های فعالیت برداشت و استفاده کند
 
برخی تحقیقات نشان داده اند که مقدار کمی از انرژی را می توان از یک بدن انسانی طی یک روز کاری هشت ساعته برداشت کرد، اما مواد ویژه ای که در حال حاضر مورد نیاز هستند یا بسیار گران قیمت هستند، یا سمی یا ناکارآمد هستند. اندرو می گوید: "آنچه که ما توسعه داده ایم، روش هایی برای فیلم های پلاستیکی بیومس، انعطاف پذیر و سبک وزن ساخته شده از مواد روزمره و فراوان بر روی پارچه های پنبه ای است که دارای خواص ترموالکتریک به اندازه کافی برای تولید ولتاژ گرم نسبتا بالا هستند، که برای توان لازم کم دستگاه کافی است. "
 
برگرفته از سایت ساینس دیلی