Arkeoloji, insanların yaklaşık 170.000 yıl önce, sondan ikinci buzul çağına çok yakın bir tarihte, kıyafet giymeye başladığını ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, şimdi bile, modern insanların çoğu, o eski kıyafetlerden neredeyse hiç farklı olmayan kıyafetler giymektedirler. Ancak bu durum, esnek elektronik parçaların akıllı kumaşlar olarak adlandırılan kumaşlara giderek daha fazla dokunmasıyla birlikte değişmek üzere.
Bunların birçoğu, daha kolay yoga için hafif titreşimler sağlayan taytlar, oyuncu performansını takip eden tişörtler ve kalp atışını izleyen spor sutyenleri gibi hâlihazırda satın alınabilir haldeler. Akıllı kumaşların sağlık hizmetlerinde (hastaların kalp atış hızını ve kan basıncını ölçmek gibi), savunma sanayinde (askerlerin sağlık ve aktivite düzeylerini izlemek gibi), arabalarda (yolcuları daha rahat hale getirmek için koltuk sıcaklıklarını ayarlamak gibi) ve hatta akıllı şehirlerde (işaret levhalarının yoldan geçenler ile iletişim kurmasını sağlamak gibi) potansiyel olarak ümit verici kullanımları vardır.
İdeal olarak, bu giysilerin elektronik bileşenleri – sensörler, verileri iletmek için antenler ve güç sağlamak üzere piller – küçük, esnek ve büyük ölçüde kullanıcılar tarafından fark edilmez olacaktır. Bu, günümüzde sensörler için geçerli, hatta çoğu makinede yıkanabilir. Ancak çoğu anten ve batarya sert ve su geçirmez değildir, bu nedenle çamaşırları yıkamadan önce onları çıkarmanız gerekir.
Ohio State Üniversitesi’nin ElectroScience Laboratuarı’ndaki çalışmamda, eşit derecede esnek ve yıkanabilir antenler ve güç kaynakları üretmeyi hedefliyorum. Spesifik olarak, elektronik parçaları doğrudan ‘e-iplikler’ olarak adlandırdığımız iletken iplikler kullanarak kumaşlara nakışla işliyoruz.
Akıllı Kumaşlar için Anteni Nakışla İşlemek
Nakış olarak ilenmiş bir anten. ElectroScience Lab, CC BY-ND
Üzerinde çalıştığımız e-iplikler, her biri elektrik iletmek için metal bazlı bir kaplamaya sahip olan, mukavemet sağlamak için bükülmüş polimer filament demetleridir. Her filamentin polimer çekirdeği tipik olarak Kevlar veya Zylon’dan yapılırken, çevreleyen kaplama gümüştür. Bu filamentlerin onlarca hatta yüzlerce tanesi daha sonra, genellikle yarım milimetreden daha ufak olan tek bir e-iplik oluşturmak için birlikte bükülür.
Bu e-iplikler, alışılagelmiş ticari nakış ekipmanlarıyla kolayca kullanılabilir – insanların her gün spor ceketler ve eşofman üstlerine isim yazmak için kullandıkları bilgisayar bağlantılı dikiş makineleri gibi. İşlenen antenler hafiftir ve sabit bakır benzerleri kadar iyidir ve son teknoloji ürünü baskılı devre kartları kadar karmaşık olabilirler.
E-telden antenlerimiz, antenleri kurumsal logolara veya diğer tasarımlara entegre etmek gibi daha karmaşık tasarımlarda sıradan ipliklerle bile birleştirilebilir. Kumaşlar üzerinde organze kadar ince ve Kevlar kadar kalın antenleri işlemeyi başardık. İşlendikten sonra, teller, bileşenleri birbirine bağlayan geleneksel lehimleme veya esnek ara bağlantılarla sensörlere ve pillere bağlanabilir.
Şimdiye kadar, Parkinson veya epilepsi hastaları için derin beyin sinyallerini okuyabilen akıllı şapkalar yaratabildik. Wi-Fi sinyal aralığını kullanıcının cep telefonuna kadar genişleten antenleri tişörte işledik. Bununla birlikte, oluşabilecek erken çocukluk dönemi sağlık durumları için bebeklerin boylarını takip etmek için mat ve çarşaflar da yaptık. Ayrıca, bir yüzeyin üzerindeki kumaşın ne kadar alan kıvrıldığını veya gerilebildiğini ölçen katlanabilir antenler de yaptık.
Antenin ötesine geçmek
Laboratuvarım, esnek kumaş tabanlı minyatür güç jeneratörleri üretebilmek için kimyager Anne Co ve hekim Chandan Sen gibi diğer Ohio State araştırmacıları ile birlikte çalışıyor.
Kumaş üzerine değişken gümüş ve çinko noktaları yerleştirmek için inkjet baskıya benzer bir işlem kullanıyoruz. Bu metaller ter, tuzlu sıvı (saline) ve hatta herhangi bir yaradan sıvı akıntısı ile temas ettiğinde, gümüş pozitif elektrot olarak çinko ise negatif elektrot olarak işlev görür ve bunlar arasında elektrik akımı oluşur.
Herhangi bir ek devre veya bileşen gerektirmeden, kumaş neminde az miktarda elektrik üretmeyi başarabildik. Bu, geleneksel pile olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, diğer giyilebilir elektronik cihazlara da bağlanabilen tamamen esnek, yıkanabilir bir güç kaynağıdır.
Hem birlikte hem de tekil olarak, bu esnek, giyilebilir elektronik parçalar, kıyafetlerimizi 21. yüzyılın kumaşları ile uyumlu bir şekilde birbirine bağlı, algılayabilen, iletişim halinde olan cihazlara dönüştürecek.
Asimina Kiourti
Ohio State Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği
Yardımcı Doçent Doktoru
Kaynak: https://theconversation.com/embroidering-electronics-into-the-next-generation-of-smart-fabrics-91791