ההתפשטות המהירה של הטכנולוגיה לבישה - מצופים חכמים ולהקות כושר לתיקונים רפואיים ובגדים חכמים - העצימה את הביקוש לפתרונות אנטנה שיכולים להיות nd, למתוח, ולתפתל ללא ביצוע מקרי מוות מסורתיים, אנטנה נוקשה, בדרך כלל מוטבע על חומרים נפרדים או קרמיקה, שלא ניתן לעמוד בדרישות ארגונומיות ומכניות של מכשירים על הגוף האנושי הם נוטים לגרום לשיטות פעולה חדשניות, במיוחד, כלומר, לפתח שיטות הפעלה חדשניות של חומרים חדשים של פעילות גופנית, ומניעה, ומניעה, באופן עצמאיות, כדי למנוע פעולות מתקדמות.

התפקיד הקריטי של אנטנות גמישות ומתוחות בלבושות

מכשירים לבישים פועלים בסביבה תובענית ייחודית.הם חייבים להתאים את פני הגוף רפוייליאניים, לסבול תנועה מתמדת, ולעמוד בעייפות מכנית ממתח, מעוות, ומתיחות. האנטנה היא מרכיב פגיע במיוחד: זה חייב להישאר יציב מבחינה חשמלית בטווח רחב של מצבים פיזיים.אנטה נוקשה לא רק מתפשרת נוחות המשתמש, אלא גם מציגה נקודות כשל מכניות ואנטנות לפתרון בעיות אלה על ידי המכשיר כולו - להזיזו את המבנה הקטן ביותר.

מעבר לנחמה, הציות המכאני של אנאנטות אלה משפיע ישירות על שלמות האות.כאשר שרביטים או מתיחה, אורך חשמלי יעיל של שינויים האנטנה, אשר יכול לקלקל את התדר המהדהד.חומרים עם תכונות אלקטרומגנטיות יציבות תחת זנים הם הכרחיים.בנוסף, רבים ללבוש עכשיו לשלב מספר רב של להקות (כחול, Wi-Fi, LTE, GPS, ו- UWB עבור מיקום מדויק) הדורשים רחבים או ממושכים, כגון, כגון, חומרים גמישים, כגון מעגלים מורכבים, כגון, 000.

עלייתו של הטקסטיל החכם (FLT:0smart טקסטילFLT:1hil ו-FLT:2electronic העור (e-skin) irLT 3 דוחפת עוד את המעטפה: אנטנה חייבת להיות מלוטשת, נשימה, ולעתים קרובות בלתי נראית למשתמש.אלה מאיצה את החיפוש של חומרים מוליכים שניתן לשלב בצורה חלקה בתוך בדים, סרטים, ו- elastomers של הדור הבא של בריאות, כאשר הם יכולים להישאר במעקב אחר כך גם עם דרישות קבוע, למשל, למשל, עם חומרים אנטנות, כגון מעקבים, עם עור אנטים, או אנטים, תלויות, כגון:

חומרים חדשניים לסוללות גמישות וחתימות של Antenna Arrays

קבוצה מגוונת של חומרים התפתחה, כל אחד מציע איזון מובהק של מוליכות, עמידה מכנית, תהלוכות ועמידות.התתת הבאה מפרטת את הקטגוריות המבטיחות ביותר, המתייחסת למחקר וליישום בעולם האמיתי.

פולימרים

פולימרים מוליכים באופן רציונאלי כגון:0 (pEDOT:PSSIRLT:1) (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) פוליסטרורין sulfonate) מושכים יישומים משמעותיים עבור אנטנה לבישת (ped:PS יכול להיות מעובד לסרטים דקים באמצעות מסך, הדפסה, או הדפסה של 1,000 טרה-ממות) על פני קומפקטית נמוכה יותר מ-מתאים (papteative) ו-pte-pte-p-pypte נמוך יותר מאשר קומפקטית (מתאים דחוסים) ו-pte דחוסים (מתאים דחוסים (מתאים ל-ptepte) נמוך יותר מ-pteptepteptepteptepteptepte) ו-pte , לעומת 10.

התפתחויות האחרונות התמקדו בשיפור ההתנהלות של PEDOT:PSS באמצעות מינון משני עם פותרים כמו מחזורי ethylene glycol או dimethyl sulfoxide, השגת ערכים מעל 4000 S / ס"מ אלה סרטים מטופלים לשמור גמישות מעולה - הם יכולים להיות כפופים לרדיו של פחות מ 1 מ"מ ללא מיקרו-מקוקציה.

עם זאת, יציבות ארוכת טווח נותרה אתגר: PEDOT:PSS רגיש לחות וטמפרטורות גבוהות, אשר יכול לדרג את ההתנהגויות. טכניקות קליטה, כגון שכבת אטומית של Al2O3, נחקרים כדי להרחיב את החיים התפעוליים.אימוץ מסחרי גדל - רחבות כמו Agfa ו-Heraeus מציעים PEDOT: ניסוחים במיוחד עבור אלקטרוניקה מודפסת, וכמה הם שילוב חומרים אלה, עבור חומרים אנטנה דקים.

מתכת נוזלית

⁇ מתכת נוזלית המבוססת על גליום, כגון gutectic Gallium-indium (EGaGaindium-indium-indium-tin (Galinstan), הופיעו כמועמדים לאנטנות מתוחות. מתכות אלה הן נוזליות בטמפרטורת החדר, מציג רציפות ליד-metallic ( ⁇ × 106/m for EGaIn), ויכולות לזרום לעיוות קיצוני.

ייצור של אנטנה נוזלית-מטאלית כרוך לעתים קרובות הזריקה מיקרו-השפעה: רשת של ערוצים מעוצבת או תלת-ממדית מודפסת ב- elastomer, ולאחר מכן מלאה את הסגסוגת.גישה זו מאפשרת ג'ממטים מורכבים - כגון אנטנות מעוגלות בתדר-הגדרה זמנית של Bluetooth או מערך משולב - אשר יהיה בלתי אפשרי עם מול מול מול מול מוליך יציבים:0: צפון-מדינה מפותחת ב-מכחול-מכחול-מסלולארית תחת מ-מטווח קצר לאחר מכן, אשר פותחה של 2.

אתגרים מרכזיים עם מתכות נוזליות כוללים חמצון (צורות עור חד-חמצני דק, אשר יכול לעכב זרימה ולגרום כריתת ערוצים) ואמינות ארוכת טווח תחת טעינה מחזורית.טיפולי משטח, כגון ציפוי קירות הערוץ עם PEDOT:PSS או באמצעות אדים חומציים כדי להסיר שכבות תחמוצת-חמצני, הראו הבטחה.למרות אלה אנטנות-מטל כבר הופיעו בטיפוס מסחרי: LT-F- לדוגמה: ספקטרום של עדשות מגע חכם:

המונחים: טקסטיל

אנטנה חודרת ישירות לתוך בגדי מציעה את חוויית המשתמש האולטימטיבית - האנטנה הופכת לחלק מהמרקם, בלתי נראה לנהג.מוליכים טקסטיל ניתן לממש על ידי סיבים ציפוי עם פולימרים מוליכים, plating מתכת (למשל, כסף, נחושת או ניקל), או הטמעת חוטי מתכת במהלך חסימת או סיסר.

אחד העיצובים המוצלחים ביותר של אנטנה טקסטיל משתמש ב-FLT:0 silver-coated ניילון חוטים של ניילון csveFLT:1 (למשל, מ- Shieldex או פחות EMF) תפר לתוך דפוס על גבי בד בחזרה.האנטנות המתקבלות מציעות מחזורי התנהגות מתונה ( ⁇ 105 S/m), גמישות טובה, ושטף עד עשרות מחזורים של ספקטרום, הפכו ל- 5B2, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של בגדים, 000 של חומרים, 000 של חומרים, 000 של חומרים חכמים, 000, 000) מדווחים, 000 של חומרים, 000, 000, 000 של חומרים, 000 של אנט, 000, 000, 000, 000, 000 של חומרים חכמים, 000 של חומרים, 000, 000, 000, 000 של חומרים, 000, 000, 000 של חומרים, 000 של אנט, 000 של חומרים, 000 של חומרים, 000 של אנט, 000 של אנט, 000 של אנט, 000 של אנט, 000, 000 000 000 000 000 000 000

עם זאת, אנטנה טקסטיל סובל מהפסדים גבוהים יותר בהשוואה לעמיתיהם הנוקשות, בין השאר בשל הסביבה הדיאלקטרית המוגלובית של הבד (גיל, פערי אוויר, נטייה סיבים) בנוסף, מוליכות של סיבים מצופים יכולה להידרדר עם חומרים חוזרים ונשנים של טקסטיל (FLT) עם חומרים ממושכים של תרופות:0thread-upsulationFLT:1 - מוליכים חתמים עם שכבת תרופות אלקטרוניות (FLT) כגון:

ננו-חומרים: Graphene ו- Carbon Nanotubes

ננו-חומרים מבוססי פחמן מציעים שילוב ייחודי של מוליכות חשמלית גבוהה (גרף מגיע עד 106 S / m בתוך המטוס), כוח מכני יוצא דופן, ועובי אטומי.נכסים אלה להפוך אותם אידיאליים עבור אולטרה-תנין, גמישים, וארוכים אנטנה (FLT:0GrapheneFLT:1 יכול להיות גדל על ידי פיזור כימי (VD) ו מועברים ל-Ftecates: גרף (FLT2 , 000) ו-Ftes) כמו גם חומרים מ-FLT2 גרף (FLT) ו-FLT) ו-FLT2 גרף (FLT) ו-FLT) כמו גרף: גרף (FLT) יכול להיות מופצים) ו-FLT2 גרף (FLT) ו-FLT2 גרף (FLT) יכול להיות מופצים) ו-FLT2 , 000) יכול להיות מופצים) יכול להיות מופצים.

אנאנטנות מבוססות Graphene הוכיחו ביצועים מבטיחים בטווח GHz.לדוגמה, אנטנה של גרף PET גמישה substrate השיג יעילות קרינה של 72% ב- 5.8 GHz - תחרותי עם אנטנה נחושת של גיאומטריה דומה.כאשר מועבר ל- PDMS substrate, גרפן יכול לסבול עשרות זנים של עד 10% ללא שינוי התנגדות משמעותי, למרות שלעתים קרובות יותר מאפשר גרף מטבוליטמין זה.

אנטנה מבוססת CNT, בינתיים, מוטבעת לעתים קרובות על ידי ציפוי ריסס או סינון פתרונות CNT כדי ליצור סרטים מוליכים דקים. A CNT dipole אנטנה על תת-קרקעית סיליקון מתוחה הראו דפוסים קרינה יציבה מתחת לפני ואחריות, עם רק שינוי קל בתדירות resonant ( ⁇ 50 MHz במתח 20%).המגבלה העיקרית היא התנהגות נמוכה יותר בהשוואה למתכות, וכתוצאה מכך יעילות מופחתת (8-% עבור אנטמול CNT עבור אנטמול אנטים רבים לפני אנטמוס נחושת).

(הקדמה האחרונה כוללת את השימוש באנטנות גרפן:0) (הבורון פחמן ניטריד) כמרחב דיאלקטרי באנטנות גרפן כדי לשפר את בידוד במערךים צפופים, ו-FLT:2D-rated CNT-Fpplied CNT aerogelsFLT 3 עבור אנטנה קלה, מתוחה מאוד עם מערכות קצירת אנרגיה - כגון גרף-Fnapine-Rate, אך ורקדבנים פעילים של מחקר אלחוטיים ו-ALT5.

יתרונות השימוש בחומרים חדשניים ב-Talesable Antenna Arrays

אימוץ של חומרים גמישים ומתחים מביא מספר יתרונות קונקרטיים מעבר לציות מכני פשוט.יתרונות אלה משפיעים ישירות על ביצועי המכשיר, קבלה של משתמשים וגמישות ייצור.

נוחות המשתמש והתאמה

אנאנטנות קשיחות מסורתיות, גם כאשר מקטנות, יוצרות נקודות לחץ ומגבלה את טווח התנועה.בניגוד, אנטנה המיוצרת מפולימרים מוליכים או מתכות נוזליות על תת-קרקעית אלסטומריות תואם באופן מושלם לקוורים בגוף, הפצת מתח מכני אפילו.זה קריטי עבור מכשירים רפואיים שחייב להישאר במקום לתקופות ארוכות - לדוגמה, לפקח גלוקוז מתמשך עם אנטנה המצורפת לאטמוספירה המתורגמת ישירות לאוסף הרפואי ולהתאמה מדויקת יותר.

שיפור יכולת הפחתת הדינמיקה

אנאנטנות מתמתחות יכולות לעמוד בדרישות הפיזיות של חיי היומיום: ישיבה, עמידה, ריצה ופיתעת חומרים כמו מתכות נוזליות ומוליכים טקסטיל הם סובלניים לחלוטין לעייפות.בבדיקות מעבדה, אנטנה נוזלית-מטאלית שרדו מעל 10,000 מחזורי זנים ללא כישלון, בעוד PEDOT:PSS סרטים על PDMS יכול לעלות על 1,000 מחזורים ב-20%.

איכות האות נשמרת או השתפרה במהלך העיוות

אחת החששות הגדולים ביותר עם אנאנטנות גמישות היא השפלה ביצועים כאשר מתוחים או מתפתלים.חומרים חדשניים יכולים להפחית את זה.לדוגמה, אנטנה נוזלית-מטאלית ניסיון רק שינוי תדר קטן (בדרך כלל פחות מ -100 MHz ב -30% זנים) כי אורך התוואי ההתנהלות משתנה באופן צפוי של טקסטיל עם חוטים מוליכים גמישים מראה יציבות דומה, כמה חומרים כגון גרף עם היווצרות של רוחב פסטה נמוכה יותר של כוח עליון:

חופש עיצוב גדול יותר ואפשרויות אינטגרציה

אנטנה גמישה ומתרחבה ניתן להטמיע במקומות שאנטנות קשיחות אינן יכולות – לצד רצועת שעון, לאורך ים בגד, או ישירות על לוח מעגלים גמיש.זה פותח את גורמי צורה חדשים לחלוטין של מוצרים.לדוגמה, מערך אנטנה מתוחה ניתן להדפיס בשכבה אחת על פני השטח של תיקון, המאפשרת MIMO (multiple-input-input-input-input-input-input) לתצורה גבוהה יותר ללא ביצועים נוקשים ומדורגים.

אתגרים בפיתוח חומרי ומימוש

למרות ההתקדמות העצומה, כמה מהמכשולים נותרו לפני אנטנות גמישות ומתרחבות הופכות לכל מקום בלבוש מסחרי.

ניהוליות – יכולת מסחר-Off

רוב החומרים שהם מאוד מתוחים (למשל, מתכות נוזליות מבוסס סיליקון) יש מוליכות נמוכה, בעוד חומרים עם מוליכות גבוהה (למשל, מתכות) אינם ניתנים למדידה.

יציבות ממושכת והערכה סביבתית

לביבש חשופים לנשימה, לחות, קרינת UV, קיצוניות טמפרטורה, ושטיפה חוזרת. לכל חומר יש חולשות: PEDOT:PSS details בלחות גבוהה; מתכות נוזליות חמצון; ציפויים טקסטיל יכול להתפורר; גרף יכול להיות מחמצן רמות אוויר. Encapsulation (למשל, parylene, סיליקון, או אורגני) הם בהכרח ציפויים חמצן, אבל הם בהכרח לשרירים עצמיים.

ייצור סקאלה ועלויות

חומרים חדשניים רבים דורשים עיבוד מיוחד: הדפסה של PEDOT:PSS, microfluidics עבור מתכות נוזליות, או CVD עבור גרפן. שיטות אלה עדיין לא תואמות עם קווי ייצור גבוהה בגודל גבוה SMT איסוף ו-place. המעבר ממעבדה בקנה מידה להשקעות ייצור המוניות הדפסה, הזרקת אוטומטית, ובקרת איכות יתר על כן, כמו חומרים המבוססים על סגסוגת חומר באיכות גבוהה עדיין סגסוגת חומרים.

שילוב עם אלקטרוניקה והתאמה הדדית

חיבור אנטנה מתוחה לצ'יפס נוקשה - כגון Bluetooth אנרגיה נמוכה SoC - יוצר נקודת ריכוז הלחץ בממשק. Solder מפרקים על תת-שכבות גמישות נוטים לפצח, ומוליכים adhesivesives עשויים להיות יותר התנגדות. אסטרטגיות קישור חדשות פותחות, כולל 3D-מחדש-מחדש-מבנים מתוחים, חיבורים-מטליקולליים, ו- in-conaldium tosureicology to Measureing שיטות טיפוליות תחת לחץ.

כיוונים עתידיים ומגמות מתפתחות

תחום האנאנטנות גמישות ומתרחבות מתפתח במהירות, מונע על ידי שילוב טכנולוגיות ממדע החומרים, ייצור תוספים ותקשורת אלחוטית.מספר מגמות סביר לעצב את העשור הבא.

חומרים בעלי ערך ו- Eco-Friendly Materials

עם חששות סביבתיים גוברים, החוקרים בוחנים אלקטרוניקה transient כי מחלחל לאחר השימוש.מוליכים מבוססי זינקי, מגנזיום-כלוי סרטים דקים, ו substrates המבוססים על תאוז נבדקים עבור אנטנה ללבוש זמני - למשל, בתאים רפואיים חד פעמיים בניסויים קליניים.חומרים אלה חייבים לעמוד בדרישות הביצועים תוך שמירה על בטיחותם של מחקרים ראשוניים להראות כי אנטנה מיקרופליקטיבית אבץ על כוכב-כטר במשך כמה שבועות יכול לפעול לפני מספר שבועות.

התנהגות עצמית והתאמה

בהשראת רקמות ביולוגיות, חומרים הפחתת משקל עצמי יכול לשחזר באופן אוטומטי את הפונקציונליות לאחר חתך או סדק. אג"ח דינמי covalent ב matrices פולימר, בשילוב עם מיקרו- חרוזים של מתכת נוזלית, הוכיחו יעילות ריפוי מעל 90% לאחר נזק מכני.חומרים כאלה ירחיבו באופן דרמטי את חיי אנטנות לביש בסביבות קשות.

אופטימיזציה של AI-Driven Design Optimization

אלגוריתמי למידת מכונה משמשים יותר ויותר לייעל גיאומטריה אנטנה ובחירת חומרים עבור תרחישים זנים מסוימים.רשת עצבית יכולה לחזות את השינוי התדירות המהדהד של אנטנה נוזלית-מטאלית כתפקוד של עיוות ומציעה צורה הממזערת את הכלים עיצובים.

שילוב עם אנרגיה קצירת אנרגיה ו Sensing

ללבוש עתידי ישלב אנטנה עם אלמנטים אנרגיה-scavening (solar, thermoelectric או ⁇ electric) כדי ליצור מערכות מופעלות עצמית. ראנטנות מתמתחות (הדברים מחדש) יכול לקצור אנרגיית RF מ-Wi-Fi וסימנים סלולריים, בו זמנית לספק תקשורת וכוח.

תקנים ושיטות מבחן עבור אנטנות לביש

תעשיית הישולים היא מזינוק, וגופים סטנדרטיים כמו IEEE מפתחים מודלים ופרוטוקולים למדידה במיוחד עבור אנאנטנות גמישות ומתרחבות.ה-ExtcomingFLT:0IEEE 802.15.6FLT:1 סטנדרטי עבור רשתות של גוף-area כולל הוראות עבור אנאנטנות שיכולות לשנות צורה.

מסקנה

חומרים חדשניים עבור מערך אנטנה גמישה ומתרחב הם עיצוב יסודי של הנוף הטכנולוגי לביש. פולימרים מוליכים, מתכות נוזליות, חוטי טקסטיל, וננו-חומרים כל אחד מציעים מסלולים ייחודיים לתקשורת אמינה, נוחה ובעל ביצועים גבוהים אלחוטית. בעוד אתגרים הקשורים ליציבות, ייצור, ואמינות הדדית מתמשכת, קצב המחקר והפיתוח הוא מאיץ.