Оптические волокна могут заменить электронные датчики движения

Бум нoсимыx дaтчикoв вызвaл притoк инвeстиций и рaсширeниe исслeдoвaний в этoй oблaсти. Сeнсoры, прикрeплeнныe к тeлу или встрoeнныe в oдeжду, мoгут выпoлнять рaзличныe функции, oт мoнитoрингa здoрoвья дo зaxвaтa движeния в aнимaции и кoмпьютeрныx игрax. Нoвoe исслeдoвaниe, o кoтoрoм пишeт Science Daily, прeдлaгaeт испoльзoвaть для ниx прoчныe oптичeскиe вoлoкнa.

В   стaтьe, oпубликoвaннoй в   журнaлe Optica, кoмaндa пoд рукoвoдствoм Чaнси Янгa из   Университета Цинхуа в   Пекине рассказала о   разработке прочных оптических волокон, способных воспринимать широкий спектр человеческих движений. Новое волокно чувствительно и   достаточно гибко, чтобы обнаруживать движения суставов, в   отличие от   используемых в   настоящее время датчиков. Этот метод обладает такими преимуществами оптических волокон, как электрическая безопасность и   защита от   электромагнитных   помех.

Оптические волокна долгое время использовались для измерения напряжений на   мостах и ​​в зданиях: при небольшом растягивании или сгибании свет, проходящий через волокно, искажается, так что это можно зафиксировать. Однако для снятия данных о   теле человека оптические волокна не   подходят: изготовленные из   пластика или стекла, они слишком жестки и   плохо сгибаются. Таким образом, большинство носимой электроники сегодня основано на   электронных датчиках, которые обнаруживают движение, измеряя изменения сопротивления или степень деформации. Однако эти системы трудно уменьшать в   размерах, они могут терять электрический заряд и   чувствительны к   электромагнитным помехам. Сгибаемое оптическое волокно могло   бы стать основой износоустойчивой носимой электроники, лишенной этих недостатков.

В   поисках прочной основы для оптических волокон ученые создали мягкий полимер, названный полидиметилсилоксаном (PDMS). Волокно получали, поместив жидкий силикон в   основу в   форме трубки и   нагревая до   80°   C   в течение 40   минут, а   затем выталкивая с   одного конца формы. Полученные волокна прошли тщательно продуманную серию тестов, например, многократное растягивание. Даже после 500   растяжек волокно возвращалось к   первоначальной длине. При уменьшении диаметра волокон их   механическая прочность увеличивалась.

Для улучшения восприятия в   материал подмешивали флуоресцентный краситель родамин B.   При прохождении света через волокно часть его поглощает краситель, и   чем сильнее растяжение, тем больше света поглощается. Таким образом, простое измерение проходящего света с   помощью спектроскопа обеспечивает измерение степени деформации волокна   и, соответственно, изгиб части тела, к   которой оно прикреплено. В   ходе теста волокно прикрепили к   перчатке, носитель которой сгибал руку. Результаты исследования совпали с   данными, полученными с   помощью электронного датчика. Волоконный датчик хорошо работал и   в   ситуациях, связанных с   более тонкими движениями, например, сокращениями мышц шеи при дыхании и   речи.

<img src=«/files/users/u3/2017/10/39159.jpg»Changxi Yang, Tsinghua University>

Команда также проверила, насколько хорошо разработанное волокно функционирует в   различных средах. Тесты показали, что датчики хорошо справляются с   задачей, но   различия в   точности результатов требуют калибровки. Также в   будущем необходимо создать компактный источник света и   спектрометр, пригодные для ношения на   теле.

Разработки в   области носимых технологий очень актуальны, ведь, по   мнению исследователей, этот рынок в   2017 годувырастет на   17%. Основная масса носимой электроники придется на   умные   часы.

Комментарии и уведомления в настоящее время закрыты..

Комментарии закрыты.