Stellen Sie sich vor, Ihr Auto springt an, sobald Sie einsteigen, weil es die Jacke erkennt, die Sie tragen. Stellen Sie sich den Wert eines Krankenhauskittels vor, das kontinuierlich die Vitalparameter eines Patienten misst und überträgt. Dies sind nur zwei Anwendungen, die durch ein neues "Body Area Network"-Gewebe ermöglicht werden, das von Ingenieuren der University of California, Irvine, entwickelt wurde.
In einem kürzlich in Nature Electronics veröffentlichten Artikel "Textile-integrated metamaterials for near-field multibody area networks" beschreiben Forscher der Henry Samueli School of Engineering der UCI, wie sie fortschrittliche Metamaterialien in flexible Textilien integriert haben, um ein System zu schaffen, das eine batteriefreie Kommunikation zwischen Kleidungsstücken und Geräten in der Nähe ermöglicht.
"Wenn Sie schon einmal Ihr Smartphone oder Ihre Kreditkarte in die Nähe eines Lesegeräts gehalten haben, um einen Einkauf zu bezahlen, haben Sie die Vorteile der Nahfeldsignaltechnik genutzt. Unsere Textilien funktionieren nach demselben Prinzip, aber wir haben die Reichweite erheblich vergrößert", sagt Co-Autor Peter Tseng, UCI-Assistenzprofessor für Elektrotechnik und Informatik. "Das bedeutet, dass man sein Handy in der Tasche tragen könnte, und durch die Berührung des Körpers mit anderen Textilien oder Lesegeräten können Energie und Informationen auf das Gerät übertragen werden.
Der Hauptautor Amirhossein Hajiaghajani, ein UCI-Promotionsstudent in Elektrotechnik und Informatik, sagte, die Erfindung ermögliche es den Trägern, mit elektronischen Geräten in der Nähe digital zu interagieren und sichere Zahlungen mit einer einzigen Berührung oder einem Streichen des Ärmels vorzunehmen. "Mit unserem Stoff stellt die Elektronik ein Signal her, sobald man seine Kleidung über ein drahtloses Lesegerät hält, so dass man Informationen mit einem einfachen Händedruck oder einer Handbewegung austauschen kann", sagte er. "Sie müssten Ihr Auto nicht mehr manuell mit einem Schlüssel oder einem separaten drahtlosen Gerät aufschließen, und Ihr Körper würde zum Ausweis für das Öffnen von Anlagentoren. Tseng vergleicht die Technologie mit einer Eisenbahn, die Strom und Signale überträgt, während sie ein Kleidungsstück durchquert. Das System ermöglicht das einfache Hinzufügen neuer Segmente, und einzelne Kleidungsstücke können miteinander verbunden werden, um miteinander zu kommunizieren.
Das Nahfeld-Kommunikationsprotokoll hat die Entwicklung von Anwendungen wie das drahtlose Aufladen von Geräten und die Stromversorgung batterieloser Sensoren ermöglicht, aber ein Nachteil von NFC war die begrenzte Reichweite von nur ein paar Zentimetern. Die UCI-Forscher verlängerten die Signalreichweite auf mehr als einen Meter, indem sie passive magnetische Metamaterialien auf der Grundlage geätzter Kupfer- und Aluminiumfolien verwendeten.
Die Innovation des Teams wurde so konzipiert, dass sie äußerst flexibel ist und Körperbewegungen mitmacht. Da die Signale in dem von der UCI erfundenen System durch magnetische Induktion übertragen werden - im Gegensatz zu den kontinuierlichen, fest verdrahteten Verbindungen, die bei intelligenten Textilien Stand der Technik waren - ist es möglich, einzelne Kleidungsstücke zu koordinieren. In Sportkleidung können Hosen die Beinbewegungen messen und gleichzeitig mit Oberteilen kommunizieren, die die Herzfrequenz und andere Daten aufzeichnen.
Die Anwendungen in der Medizin sind zahllos, so Hajiaghajani, z. B. die Entlastung des Krankenhauspersonals von der Aufgabe, zahlreiche Patientensensoren anzubringen, da sie alle in die mit Metamaterialien ausgestatteten Kittel integriert werden können. Die Materialien, aus denen das System besteht, sind kostengünstig und lassen sich leicht herstellen und anpassen. Unterschiedliche Längen und Verzweigungen der Metamaterial-"Schienen" können durch Hitze auf die vorhandene Kleidung des Trägers gepresst werden - es ist also nicht nötig, einen neuen Hightech-Trainingsanzug zu kaufen.
"Unsere Textilien sind einfach herzustellen und können in interessante tragbare Designs integriert werden", so Hajiaghajani. "Wir wollen Designs entwerfen, die nicht nur cool und preiswert sind, sondern auch die Belastung reduzieren, die moderne Elektronik in unser Leben bringen kann."
Weitere Informationen finden Sie unter:
https://news.uci.edu/2021/11/16/uci-invention-lets-people-pay-for-purchases-with-a-high-five/ [This is automatically translated from English]