繊維研究では、ウェアラブルエレクトロニクス市場の成長を促進するのに適した生体材料としてエレクトロルミネセンス糸の進歩が強調されています。カスタムのデザインやパターンを使用したテキスタイルへの直接刺繍には大きなメリットがありますが、機械刺繍では糸の完全性が損なわれる可能性があります。

応用科学と工学の新しいレポートで出版されたで科学の進歩、スンセ・チョーと科学者のチーム生体医工学米国の医療業界では、標準的な刺繍方法との互換性を示す、青、緑、黄色の刺繍可能な多色のエレクトロルミネセンス糸を提供しています。

研究者らは、この糸を使用して、着用性や発光能力を損なうことなく、さまざまな消費者向け生地に装飾デザインを縫い付けました。科学者たちは、ヘルメットのライナーや物理的な危険の兆候として緊急警報を開発する目的で、消費者製品に特定のメッセージやデザインを表示しました。

その結果、発光テキスタイルをトレンディなカスタマイズされた工芸品に統合するための包括的なツールキットが提供され、レジャーウェア用にカスタマイズすることもでき、多様で柔軟なオプションが提供されます。

発光ウェアラブル

発光繊維は、注目が高まったダイナミックでインタラクティブな照明効果を生み出す能力により、ヘルスケアやディスプレイ目的でのウェアラブル ファッションとして最適です。発光ダイオードおよびその他の光源エレクトロルミネセンス薄膜関心のある衣類に直接接着することができます。ただし、このようなアプローチは、柔軟性、着用性、洗濯可能性などの生地の固有の特性に影響を与える可能性があります。

織ったり編んだりできるエレクトロルミネセンス糸の最近の進歩により、膨大な数の発光繊維を含む大規模な発光繊維の統合が容易になりました。照明ラインまたはピクセル。発光繊維をファッショナブルでカスタマイズされた工芸品に消費者の生地に直接組み込むことができる多用途ツールは、幅広い用途に合わせて実装される必要があります。

一方、刺繍や機械刺繍は、大規模生産向けに迅速かつ正確な編み物や織り物を実現することを目的としています。エレクトロルミネセンス糸は、引張強度が高く、機械刺繍の要件を満たすことができます。滑らかな表面。

この研究で、チョー氏とチームは、青、緑、黄色の刺繍可能な多色エレクトロルミネセンス糸を発表しました。これは、さまざまな消費者の生地に装飾デザインをステッチするための汎用刺繍機との互換性を示しました。これらの糸は、折り曲げ、伸び、洗濯機での洗濯に対して耐久性があり、機械刺繍の必要条件を満たしていました。チョー氏とチームは、メッセージ表示や機能的な緊急信号の設計における実用的な用途向けに、機械加工された発光テキスタイルの範囲を発表した。

刺繍可能なマルチカラーのエレクトロルミネセンス糸

科学者らは、刺繍可能な多色のエレクトロルミネセンス糸の製造と、その後の発光繊維への機械刺繍の挿入について研究しました。最初に、彼らはエレクトロルミネセンス層を次の混合物でコーティングしました。硫化亜鉛蛍光体および熱可塑性プラスチックポリウレタン表面全体にわたって導電性の刺繍可能な糸。

彼らは家庭用の手動ワインダーと先細りのノズルチップを使用してプロセスを実行し、最大のコーティング速度を達成しました。チームはエレクトロルミネセンス層をスレッド全体に適用し、銅とマンガンをドープした硫化亜鉛蛍光体を青、緑、および青に使用しました。黄色の光。

研究者らは、透明な導電性繊維をコーティングして準備しました。透明で刺繍可能なナイロン繊維銀ナノワイヤーで作られた接着促進剤を使用酢酸エチルそしてレゾルシノール。研究チームは、電気抵抗が低く、光透過率が高く、機械的柔軟性があるため、銀ナノワイヤを選択しました。

エレクトロルミネセンススレッドと発光ピクセルの物理的および光学的特性評価

エレクトロルミネセンス糸は、一貫した被覆率、6 ニュートンを超える引張強度、および最小限の粗さの表面仕上げによる適度な伸びなどの特定の要件を満たしていました。科学者らは、硫化亜鉛蛍光体と熱可塑性ポリウレタンの重量比を変えてエレクトロルミネセンス層を調製した。

せん断速度が増加すると、エレクトロルミネセンス層は粘度が低下するにつれてせん断減粘挙動を示しました。チョー氏とチームは、全体的な構造に注目し、発光ピクセルの特徴を調べて、エレクトロルミネセンスを含む発光ピクセルの概略図と代表的な顕微鏡画像を提示しました。糸底部に透明な導電性繊維が上部にあります。

発光ピクセルのエレクトロルミネッセンス強度の相対的な変化は、これらのケース全体にわたって一定のままでした。科学者らは、ライブストリーミングのデモンストレーションを使用して、頑丈な体重を持つ大人が敷物の表面を踏んだ後でも、敷物の発光ピクセルがどのように無傷のままであるかを示し、材料のオン/オフのスイッチを容易にしました。

発光特性

科学者たちは交流電圧を変化させて、エレクトロルミネッセンスに対する影響と周波数を示しました。固定電圧で周波数を増加させると、発光強度が徐々に増加し、可変輝度が得られます。研究者らは、発光ピクセルに対して複数の洗濯サイクルを実行し、同時に、伸ばしたり折りたたんだりする動作も実行しました。

研究者らは洗濯中に、自動検知モードで市販の液体洗剤を使用し、スピン、リンス、スピン乾燥のサイクルで 45 分間使用しました。発光ピクセルは、洗浄サイクル中に 6 時間以上にわたって最小限の温度変化を示し、長期連続使用への適合性を強調しました。

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概念実証

ウェアラブルディスプレイの能力を実証するために、科学者らは、市販のヘルメットライナーに、衝撃センサーを備えたフットボールヘルメットとして発光ピクセルの6×3アレイを刺繍した。彼らは、リアルタイム警告システムを使用して、潜在的に深刻な頭部衝撃を検出し、脳震盪の可能性を着用者に警告することを目的としていました。このようなウェアラブルは、潜在的な頭部衝撃や脳震盪の早期発見と治療のために、衝突スポーツで蔓延する外傷性脳損傷を予防および管理できます。

測定セットアップには、加速度計、マイクロコントローラー、リレー、電源供給装置を備えたフットボール ヘルメットが含まれていました。この構造では、衝撃の激しさをリアルタイムで検出するために、発光ピクセルを備えた伸縮性のあるヘルメットライナーも維持されています。

チョー氏とチームは、ダンベルを使ってマネキンの頭に機械的衝撃を与え、重症度を軽度、中等度、重度に分類した。この実験では、スポーツや日常​​生活における危険を伴う状況での脳震盪の管理を早期に検出するために、頭部への機械的衝撃を視覚化する方法を示しました。

見通し

このようにして、Seungse Cho らは、標準的な刺繍機と互換性のある、多色のエレクトロルミネセンス糸と透明な導電性繊維を使用して発光織物を作成するための多用途のコンセプトを提示します。これらの糸は、色、発光強度、ピクセル位置を調整できる機械刺繍用に細くて耐久性が高く、さまざまな用途に対応する高い汎用性と創造的な可能性を実現しました。

概念実証の発光繊維は、ウェアラブルエレクトロニクスの安全性と実用性を確保するための、より安全な電力機構と絶縁戦略の統合を強調しています。

研究チームは、電圧、周波数、波形を細心の注意を払って調整するために、電源用に特別に調整された回路ドライバーを組み込むことを提案しています。この設定を使用して表示できますリアルタイム衝突の測定は、健康関連アプリケーションやデータの視覚化に最適なソリューションです。

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