עתיד הטכנולוגיה וההזדמנויות המדעיות החומריות

התפתחות הטכנולוגיה ההולכת

טכנולוגיה לבישת התפתחה ממטרים פשוטים ועד מערכות מתוחכמות שמנטרות את קצב הלב, רמות החמצן בדם, דפוסי שינה ואפילו גילוי נופלות.שוק הבלישים הגלובלי צפוי לעלות על 150 מיליארד דולר עד 2030, מונע על ידי צרכנים באופטימיזציה לבריאות ושילוב של בינה מלאכותית כיום & #8217; מכשירים כוללים שעונים חכמים, טבעות כושר, טבעות חכמות, בגדים חכמים ומוטבעים עם חיישנים אלה הם דורשים חומרים מתוחים רק חומרים ניידים, אך לא מתאימים לרכיבים לסביבה פונקציונלית, אלא גם חומרים פונקציונלית, אך הם רק עבור מערכות פונקציונליים.

[הלבושים המודרניים חייבים לעמוד בריצה, מתיחה, כביסה וחשיפה לזיעה תוך שמירה על ביצועים. דרישה זו העלתה מחקר לתוך FLT:0nanomaterialsFLT:1, FLT:2polymer מורכב (ראה: 3) ו-FLT:4 גם חומרים ממריצים את עצמם:5 מעצבים, לדוגמה, חיישנים המבוססים על גרפן יכול לזהות חיישנים עדינים או להפעיל לחץ חדש, אך לא רק עבור חומרים חדשים.

התפקיד של מדע חומרי בחדשנות

מדע חומרי הוא עמוד השדרה של טכנולוגיה לבישה.ללא התקדמות substrates, דבקים וחומרים התנהגותיים, עונדים יישארו בשפע, קשיח, ולא מעשי.חוקרים מפתחים FLT:0stretchable ElectronicstureFLT:1 שיכול להתאים לגוף האדם ללא הפסקה.

חדשנות חומרית

(FLT:0) טקסטיל אינדוקטיבי (FLT:1): בדים המצופה פולימרים מוליכים או ארוג עם סיבי מתכת לאפשר בגדים לשדר אותות חשמליים.טקסטיל אלה משמשים חולצות חכמות שעוקבות אחר יציבה, נשימה ופעילות לב.
(FLT:0) Bioתואמים PolymersFLT:1: חומרים מבוססי הסיליקון ופוליאוריטאן מבוססי משמשים עבור חיישני מגע עור כדי למנוע גירוי ותגובות אלרגיות.
(ב) ,0) חומרים מחוזקים של חומרים מחשמלים ומדמצליים (FLT: Thermoelectric and Piezoelectric Materials) מקצירים אנרגיה מחום גוף או תנועה, המאפשרים לבישים לפעול ללא סוללות או עם טעינה מינימלית.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חומרים אלה לא רק לשפר את ביצועי המכשיר, אלא גם להרחיב את האפשרויות לגורמי צורה לבישים.לדוגמה, חוקרים ב- (FLT:0) מאוניברסיטת טוקיוFLT:1 פיתחו תצוגה מתוחה, דמוית עור שניתן ללבוש כקעקעקע קעקוע זמני.

אפשרויות קריירה ב Intersection של טכנולוגיה וחומרים

ההתכנסות של טכנולוגיה ומדע חומרי לבבש יוצרת מגוון רחב של הזדמנויות קריירה על פני מחקר, פיתוח, ייצור ואבטחת איכות.כ חברות מירוץ כדי להבדיל את המוצרים שלהם, הביקוש למומחים שיכולים לחדש ברמה החומרית ממשיך לגדול.

מדען מחקר בפיתוח חומרי

מדענים החוקרים מובילים את גילוי החומרים החדשים או את השיפור של אלה הקיימים.הם עובדים במעבדות R&D של חברות, סוכנויות ממשלתיות או מוסדות אקדמיים.משימות אופייניות כוללות סינתזציות של פולימרים חדשים, בדיקות תכונות מכניות, ואפיון התנהגות חשמלית.דוקטורט במדעי החומר, כימיה או פיזיקה נדרשים לעתים קרובות. Salaries בתחום זה מ $ 80,000 $ ל $ 130,000 בשנה, עם תפקידים בכירים באפל, כמו גוגל, סמסונג, לשלם גבוה יותר.

מהנדס עיצוב מוצרים

מהנדסים אלה לגשר על הפער בין מושג לבין ייצור.הם בוחרים חומרים העומדים בדרישות עיצוב לגמישות, עמידות ועלויות.הם גם מפקחים על יעילות, בדיקות, וייצור מיומנויות ב-CAD, ניתוח אלמנט סופי (FEA), ועיבוד הזרקת הם בעלי ערך. A First & #8217;s או Master & #8217; תואר במכני או הנדסה הוא נפוץ עיצוב המוצר בעבודה דינמית לעתים קרובות מעכבת, לא להפריע התקנים לא ארגונומיים.

מהנדס ביו-רפואי

מהנדסי ביו-רפואי מתמקדים בישולים המשמשים למעקב רפואי, כגון צגים רציפה של גלוקוז, קידומי ECG ולהקות חכמות.הם מבטיחים כי חומרים בטוחים ליצירת קשר עור ארוך טווח ותואמים לתהליכי סטריליזציה.הם גם עובדים על חיישן calibration ודיוק נתונים.תפקיד זה דורש לעתים קרובות ידע של ביולוגיה, חומרים, עיבוד אותות.

איכות מובטחת

מומחי אבטחת איכות (QA) מבטיחים כי מכשירים לבישים עומדים בסטנדרטים רגולטוריים ומדדי אמינות.הם בודקים חומרים לחבושת ודמיע, התנגדות כימית, ו בידוד חשמלי.הם גם תהליכי ייצור ביקורת למניעת פגמים.תפקידי QA חיוניים בלבושים ברמה רפואית, שבו כשל יכול להיות השלכות בריאותיות.

מנהל מחקר ופיתוח

מנהלים של R&D מובילים צוותים החוקרים טכנולוגיות חדשות וחומרים.הם מציבים סדרי עדיפויות מחקר, מנהלים תקציבים, ומדריכי פרויקטים מהרעיון לשיווק.הם זקוקים לרקע טכני חזק בשילוב עם כישורי ניהול פרויקטים.מנהלי R&D רבים בלבושות מחזיקים מעלות מתקדמות ויש להם ניסיון הן בסביבות חברות וסטארט-אפ.

תפקידים נוספים

(ב) ,0) NanomaterialscioמהנדסFLT:1 ו-#8211; מתמחה בחומר מניפולציה בקנה מידה האטומי עבור חיישנים ודרכים התנהגותיות.
(ב) ⁇ :0) , מומחה לכימיה כימי מיוחד (FLT:1 – עובד על ציפויים הדוחים מים, להפחית חיכוך, או לשפר את הדבקות.
(FLT:0) מומחה לקיימות (Abtinabilityמומחה) 1 – מתמקד בחומרים הניתנים למחזור או ביומדלד כדי לטפל בדאגות e-waste.
(FLT:0) חישוב חומרים מדען חומרים מדעי הרוח 1 ו-#8211; משתמש בסימולציות כדי לחזות התנהגות חומרית לפני בדיקות פיזיות.

נתיבים חינוכיים ופיתוח סקיל

סטודנטים המעוניינים בטכנולוגיה לבישה ומדע החומרי צריכים להמשיך בסיס מוצק בכימיה, בפיסיקה ובמתמטיקה.תואר שני בחומרים מדע, הנדסה מכנית, הנדסה חשמלית, או הנדסה ביו-רפואית הם נקודות התחלה טיפוסיות.אוניברסיטאות רבות מציעות כעת קורסים מיוחדים או מסלולים ב-FLT:0wearable TechnologyFLT:1 ו-FLT:2flexable Electronicsple 3, לדוגמה, The 4Fal ReLT5 של תוכנית עיצוב כולל:

חינוך בוגר, במיוחד מאסטר & #8217;s או PhD, הוא לעתים קרובות הכרחי עבור תפקידים מוכווני מחקר. תוכניות המשלבים חומרים עם מדע נתונים או למידת מכונה הם בעלי ערך במיוחד, כמו ללבוש לייצר נתונים גדולים הדורשים ניתוח. internships עם חברות כמו FLT:0FitbitbitbitbitFLT:1, Garmin, או Medtronic לספק ניסיון בפיתוח המוצר.

מיומנויות מפתח להצלחה בקריירה כוללות:

הבנה של טכניקות לאופיון חומרי (SEM, DSC, TGA, תריסרי בדיקות).
מיומנות במודל תוכנה (COMSOL, ANSYS, SolidWorks).
ידע של מסגרות רגולטוריות (FDA, CE סימון) עבור עונדים רפואיים.
היכולת לעבוד על צוותים בין-תחומיים עם מהנדסי חשמל, תוכנה ותעשייתיים.
היכרות עם קיימות של כלי הערכת מחזור חיים (LCA)

מגמות התעשייה שעושות קריירה עתידית

מספר מגמות מאיצות את הצורך במומחיות מדעית חומרית בתחבושות:

מעקב אחר בריאות מעבר לכושר

לביבשים עוברים מדלפקים למוניטורים הקליניים.מוניטורים של גלוקוז רציונאליים, צגי לחץ דם ואפילו חיישני קורטיזול הופכים זמינים.המכשירים האלה דורשים חומרים שאינם רק מדויקים, אלא גם ביו-תואמים במשך ימים או שבועות של ללבוש.לדוגמה, כתמים מיקרונינליים למעקב אחר חומרים הידרוגלוק שמשתמשים בסוכרים, אשר סופגים נוזל בין-דתי ללא גרימת כאב.

רובוטיקה ו Exoskeletons

exoskeletons רך לשיקום ותמיכה תעשייתית להשתמש actuators מבוסס טקסטיל ושרירים מלאכותיים.חומרים כגון סגסוגת זיכרון צורה, elastomers dielectric, ואת תאי pneumatic הם מעודנים קריירה ב נישה זו דורשים ידע של עקרונות הפעלה ועיצוב מכני.השוק עבור רובוטיקה לביש צפוי לגדול במהירות כמו אוכלוסיות תעשיות גיל ופציעות.

אפשרויות ל-Blockable and Recyclable Wearable

חששות סביבתיים מניעים מחקר לחומרים שניתן למחזר או למחזר בסוף החיים.לדוגמה, תת-סטריטים מבוססי תאוז עבור חיישנים וסוללות ביו-דידות שבוצעו מנייר נמצאים תחת פיתוח.חברות גם חוקרות מודולים שניתן להפריד בקלות עבור מיחזור. מומחי קיימות שיכולים לעצב חומרים עם עקרונות כלכלה מעגלית יהיו ביקוש גבוה.

אינטגרציה עם AI ו- Edge Computing

כיום, לבישים מעבדים נתונים על שכפול באמצעות מודלים זעירים של למידת מכונה.זה דורש חומרים התומכים בניהול תרמי וצריכת חשמל יעילה.חומרים להפחתת חום, כגון סרטי גרפן או חומרי שינוי שלב, משולבים בלבושים כדי למנוע חימום יתר.קריירות המשלבות חומר עם אלקטרוניקה עיבוד נתונים מתעוררות.

מסקנה

העתיד של טכנולוגיה לבישה הוא בלתי נפרד מההתקדמות של מדע החומרי.כפי מכשירים להיות נוח יותר, מסוגל, בר קיימא, הביקוש לאנשי מקצוע שיכולים לחדש ברמה החומרית ימשיך לעלות.ממדענים מפתחים פולימרים חדשים מוליכים למהנדסי מוצר לבחור את הבד הנכון עבור חולצה חכמה, ההזדמנויות לתחומים רבים.סטודנטים ואנשי מקצוע שמשקיעים בסיס טכני חזק, רודף ידיים ו- 122, ניסיון מדעי בולט עם זה לא יהיה מסוגל ללבוש את זה מוביל היטב עם שחקן מרכזי של נהיגה מרתקת של משחק.