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澳门百家乐:研究人员将光电二极管纳入光纤并将

时间:2018-11-08 20:05

来源:未知作者:admin点击:

澳门百家乐  麻省理工学院的研究人员现已将高速光电半导体器件(包括发光二极管(LED)和二极管光电探测器)嵌入到南卡罗来纳州Inman Mills的纤维中,制成柔软的可清洗织物并制成通信系统。这标志着通过引入半导体器件(现代电子产品的关键成分)创造“智能”面料这一长期追求的目标的实现 - 迄今为止,这是制造具有复杂功能的面料的缺失部分。
 
研究人员表示,这一发现可能会为光纤发布一个新的“摩尔定律” - 换言之,光纤的能力随着时间的推移迅速呈指数增长,就像微芯片的能力已经发展了数十年一样。
 
本周在麻省理工学院前研究生迈克尔·莱恩(Michael Rein)撰写的一篇论文“自然”杂志中描述了这些发现他的研究顾问Yoel Fink,麻省理工学院材料科学与电子工程教授,AFFOA(美国先进功能织物)首席执行官;以及来自麻省理工学院,AFFOA,英曼米尔斯,洛桑洛桑联邦理工学院和林肯实验室的团队。
 
光纤传统上是通过制造称为“预制棒”的圆柱形物体来制造的,该物体基本上是光纤的放大模型,然后加热它。然后在张力下拉伸或向下拉软化材料,并将所得纤维收集在线轴上。
 
生产这些新纤维的关键突破是将预制棒发光半导体二极管增加到一粒沙子的尺寸,并将一对铜线添加到头发宽度的一小部分。当在纤维拉伸过程中在炉子中加热时,聚合物预制件部分液化,形成长纤维,二极管沿其中心排列并通过铜线连接。
 
在这种情况下,固体组件是使用标准微芯片技术制造的两种类型的电二极管:发光二极管(LED)和光敏二极管。 Rein说:“在拉丝过程中,”设备和导线都保持尺寸,同时所有部件都在周围缩小“。然后将所得纤维织成织物,将其洗涤10次以证明其作为衣服可能材料的实用性。


“这种方法增加了对纤维制造过程的新见解,”作为论文的第一作者,并开发了导致新工艺的概念的Rein说。 “我们不是将所有材料一起以液态吸收,而是将颗粒形式的设备与细金属线混合在一起。”
将功能结合到纤维材料本身中的一个优点是所得到的纤维具有固有的防水性。为了证明这一点,该团队将一些光电探测纤维放入鱼缸内。水族馆外面的一盏灯以快速光学信号的形式通过水将音乐(恰当地,亨德尔的“水音乐”)传送到光纤。坦克中的光纤将光脉冲转换得如此之快,以至于光线对肉眼看起来稳定 - 电信号,然后转换成音乐。纤维在水中存活数周。
 
虽然原理听起来很简单,使其工作始终如一,并确保纤维可以可靠和大量生产,但这是一个漫长而艰难的过程。由Jason Cox和Chia-Chun Chung领导的Advanced Functional Fabric of America Institute的工作人员开发了提高产量,产量和整体可靠性的途径,使这些纤维准备好向工业过渡。与此同时,Inman Mills的Marty Ellis开发出使用传统工业制造规模的织机将这些纤维织成织物的技术。
 
“这篇论文描述了将半导体器件融入光纤的可扩展路径。我们预计未来几年光纤中会出现'摩尔定律'类似物,”Fink说。 “它已经允许我们扩展面料的基本功能,包括通信,照明,生理监测等。在未来几年,面料将提供增值服务,不再仅仅选择美观和舒适。”


他表示,第一批采用这项技术的商业产品最早将于明年进入市场 - 从实验室研究到商业化的过程非常短暂。他说,这种快速的实验室到市场的发展是创建像AFFOA这样的学术 - 产业 - 政府合作的关键部分。这些初始应用程序将是涉及通信和安全的专用产品。 “它将成为第一个面料通信系统。我们现在正在以前所未有的速度和规模将技术转移到国内制造商和工业,”他说。
 
除了商业应用,芬克说,美国国防部 - AFFOA的主要支持者之一 - “正在探索将这些想法应用于我们的制服女性和男性。”
 
研究人员说,除了通信之外,这些纤维还可能在生物医学领域具有重要的应用价值。例如,使用这种纤维的装置可用于制造可测量脉搏或血氧水平的腕带,或编织成绷带以连续监测愈合过程。

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