Arkeologi avslöjar att människor började bära kläder cirka 170, För 000 år sedan, mycket nära den näst sista istiden. Även nu, fastän, de flesta moderna människor bär kläder som bara knappt skiljer sig från de tidigaste plaggen. Men det håller på att förändras eftersom flexibel elektronik alltmer vävs in i det som kallas "smarta tyger".

Många av dessa finns redan att köpa, som leggings som ger mjuka vibrationer för enklare yoga, T-shirts som spårar spelarens prestanda och sport-behåar som övervakar pulsen. Smarta tyger har potentiellt lovande användningsområden inom hälso- och sjukvården (mäter patienternas puls och blodtryck), försvar (övervakning av soldaters hälsa och aktivitetsnivåer), bilar (justera sätetemperaturer för att göra passagerarna bekvämare) och till och med smarta städer (låta skyltar kommunicera med förbipasserande).

Helst, de elektroniska komponenterna i dessa plagg - sensorer, antenner för att överföra data och batterier för att leverera ström - blir små, flexibla och i stort sett obemärkta av sina bärare. Det är sant idag för sensorer, varav många är till och med tvättbara i maskin. Men de flesta antenner och batterier är styva och inte vattentäta, så de måste lossas från kläderna innan de tvättas.

Mitt arbete på ElectroScience Laboratory vid Ohio State University syftar till att göra antenner och strömkällor som är lika flexibla och tvättbara. Specifikt, vi broderar elektronik direkt i tyger med hjälp av ledande trådar, som vi kallar "e-threads".

Antennbroderi

De e-trådar vi arbetar med är buntar med tvinnade polymerfilament för att ge styrka, var och en med en metallbaserad beläggning för att leda elektricitet. Polymerkärnan i varje filament är vanligtvis gjord av Kevlar eller Zylon, medan den omgivande beläggningen är silver. Tiotals eller till och med hundratals av dessa trådar vrids sedan ihop för att bilda en enda e-tråd som vanligtvis är mindre än en halv millimeter över.

Dessa e-trådar kan enkelt användas med vanlig kommersiell broderiutrustning-samma datoranslutna sömmaskiner som människor använder varje dag för att sätta sina namn på sportjackor och tröjor. De broderade antennerna är lätta och lika bra som deras styva koppar -motsvarigheter, och kan vara lika invecklade som toppmoderna kretskort.

Våra e-trådantenner kan till och med kombineras med vanliga trådar i mer komplexa utföranden, som att integrera antenner i företagslogotyper eller andra mönster. Vi har kunnat brodera antenner på tyger som är tunna som organza och lika tjocka som Kevlar. En gång broderad, trådarna kan anslutas till sensorer och batterier genom traditionell lödning eller flexibla sammankopplingar som kopplar ihop komponenter.

Än så länge, vi har kunnat skapa smarta hattar som läser djupa hjärnsignaler för patienter med Parkinsons eller epilepsi. Vi har broderade T-shirts med antenner som utökar utbudet av Wi-Fi-signaler till bärarens mobiltelefon. Vi gjorde också mattor och sängkläder som övervakar spädbarns höjd för att se för en rad tidiga medicinska tillstånd. Och vi har gjort vikbara antenner som mäter hur mycket en yta tyget har på böjt eller lyft.

Rör sig bortom antennen

Mitt labb arbetar också med andra Ohio State -forskare, inklusive kemisten Anne Co och läkaren Chandan Sen, att göra flexibla tygbaserade miniatyrkraftgeneratorer.

Vi använder en process ungefär som bläckstråleskrivare för att placera alternerande områden med silver- och zinkprickar på tyget. När dessa metaller kommer i kontakt med svett, saltlösning eller till och med vätskeutsläpp från sår, silver fungerar som den positiva elektroden och zink fungerar som den negativa elektroden - och elektricitet flyter mellan dem.

Vi har genererat små mängder el bara genom att göra tyget fuktigt - utan att det behövs några ytterligare kretsar eller komponenter. Det är en helt flexibel, tvättbar strömkälla som kan anslutas till annan bärbar elektronik, eliminerar behovet av konventionella batterier.

Både tillsammans och var för sig, dessa flexibla, bärbar elektronik kommer att förvandla kläder till anslutna, avkänning, kommunikationsanordningar som passar bra med tyget från det sammanlänkade 2000 -talet.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.