• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  • Les textiles intelligents augmentent la connectivité entre les capteurs portables de 1, 000 fois

    De gauche à droite : M. Tian Xi, doctorant, Chercheur associé Dr Lee Pui Mun et professeur adjoint John Ho, avec sept chercheurs de la NUS, a pris un an pour développer les textiles « intelligents ». Crédit :Université nationale de Singapour

    Durant la dernière décennie, une tendance majeure en électronique a été le développement de capteurs, des écrans et des appareils intelligents parfaitement intégrés au corps humain. La plupart de ces appareils portables sont uniquement connectés au téléphone intelligent d'un utilisateur et transmettent toutes les données via des signaux Bluetooth ou Wi-Fi. Mais comme les consommateurs portent de plus en plus d'appareils portables, et à mesure que les données qu'ils transmettent deviennent de plus en plus sophistiquées, des méthodes de connexion plus innovantes sont recherchées.

    Maintenant, Des chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) ont inventé une toute nouvelle façon d'interconnecter les appareils portables. Ils ont incorporé des textiles conducteurs dans les vêtements pour connecter dynamiquement plusieurs appareils portables à la fois. Ce "réseau de capteurs corporels sans fil" permet aux appareils de transmettre des données avec 1, Signal 000 fois plus fort que les technologies conventionnelles, ce qui signifie que la durée de vie de la batterie de tous les appareils est considérablement améliorée. Les réseaux sans fil de ces appareils portables sur un corps ont des applications futures dans la surveillance de la santé, interventions médicales et interfaces homme-machine.

    Cette rupture technologique, qui a pris un an à l'équipe de 10 membres, a été publié en couverture de Nature Électronique le 17 juin 2019.

    Meilleure transmission des données, une plus grande confidentialité

    Actuellement, presque tous les capteurs corporels comme les montres intelligentes se connectent aux smartphones et autres appareils électroniques portables via des ondes radio comme Bluetooth et Wi-Fi. Ces ondes rayonnent vers l'extérieur dans toutes les directions, ce qui signifie que la majeure partie de l'énergie est perdue dans la zone environnante. Cette méthode de connectivité réduit considérablement l'efficacité de la technologie portable, car la plus grande partie de la durée de vie de sa batterie est consommée lors de la tentative de connexion.

    En tant que tel, Le professeur adjoint John Ho et son équipe de l'Institute for Health Innovation &Technology (NUS iHealthtech) et de la faculté d'ingénierie NUS voulaient confiner les signaux entre les capteurs plus proches du corps pour améliorer l'efficacité.

    Leur solution consistait à améliorer les vêtements ordinaires avec des textiles conducteurs appelés métamatériaux. Plutôt que d'envoyer des ondes dans l'espace environnant, ces métamatériaux sont capables de créer des « ondes de surface » qui peuvent glisser sans fil autour du corps sur les vêtements. Cela signifie que l'énergie du signal entre les appareils est maintenue près du corps plutôt que de se propager dans toutes les directions. D'où, l'électronique portable utilise beaucoup moins d'énergie que la normale, et les appareils peuvent détecter des signaux beaucoup plus faibles.

    « Cette innovation permet une parfaite transmission des données entre appareils à des niveaux de puissance de 1, 000 fois réduit. Ou, alternativement, ces textiles métamatériaux pourraient augmenter le signal reçu de 1, 000 fois, ce qui pourrait vous donner des débits de données considérablement plus élevés pour la même puissance, " a déclaré le professeur adjoint Ho. En fait, le signal entre les appareils est si fort qu'il est possible de transmettre sans fil l'alimentation d'un smartphone à l'appareil lui-même, ouvrant ainsi la porte aux appareils portables sans batterie.

    Surtout, cette amplification du signal ne nécessite aucune modification du smartphone ou de l'appareil Bluetooth - le métamatériau fonctionne avec tout appareil sans fil existant dans la bande de fréquence conçue.

    Crédit :Université nationale de Singapour

    Cette manière inventive de mettre en réseau les appareils offre également plus de confidentialité que les méthodes conventionnelles. Actuellement, les ondes radio transmettent des signaux à plusieurs mètres vers l'extérieur de la personne portant l'appareil, ce qui signifie que les informations personnelles et sensibles pourraient être vulnérables aux espions potentiels. En confinant le signal de communication sans fil à moins de 10 centimètres du corps, L'assistant Prof Ho et son équipe ont créé un réseau plus sécurisé.

    Design intelligent, capacités améliorées

    L'équipe dispose d'un brevet provisoire de première année sur le design textile en métamatériau, qui se compose d'une bande en forme de peigne de métamatériau sur le dessus du vêtement avec une couche conductrice sans motif en dessous. Ces bandes peuvent ensuite être disposées sur les vêtements selon n'importe quel motif nécessaire pour relier toutes les zones du corps. Le métamatériau lui-même est rentable, de l'ordre de quelques dollars le mètre, et peut être acheté facilement en rouleaux.

    "Nous sommes partis d'un métamatériau spécifique à la fois plat et capable de supporter les ondes de surface. Nous avons dû repenser la structure pour qu'elle puisse fonctionner aux fréquences utilisées pour le Bluetooth et le Wi-Fi, bien performer même à proximité du corps humain, et pourrait être produit en série en coupant des feuilles de textile conducteur, " a expliqué le professeur adjoint Ho.

    La conception particulière de l'équipe a été créée à l'aide d'un modèle informatique pour assurer une communication réussie dans la gamme des fréquences radio et optimiser l'efficacité globale. Le vêtement intelligent est ensuite fabriqué en découpant au laser le métamatériau conducteur et en fixant les bandes avec un adhésif pour tissu.

    Une fois fait, les vêtements "intelligents" sont très robustes. Ils peuvent être pliés et pliés avec une perte minimale de la force du signal, et les bandes conductrices peuvent même être coupées ou déchirées, sans inhiber les capacités sans fil. Les vêtements peuvent également être lavés, séché, et repassés comme des vêtements normaux.

    Prochaines étapes

    L'équipe discute avec des partenaires potentiels pour commercialiser cette technologie, et dans un avenir proche, le professeur adjoint Ho espère tester les textiles "intelligents" en tant que vêtements de sport spécialisés et pour les patients hospitalisés afin de surveiller les performances et la santé. Les applications potentielles peuvent varier considérablement :de la mesure des signes vitaux d'un patient sans entraver sa liberté de mouvement, pour régler le volume dans les écouteurs sans fil d'un athlète d'un seul mouvement de la main.

    « Nous envisageons de doter les vêtements de sport, les vêtements médicaux et autres vêtements dotés de capacités électromagnétiques aussi avancées peuvent améliorer notre capacité à percevoir et à interagir avec le monde qui nous entoure, " a déclaré le professeur adjoint Ho.


    © Science https://fr.scienceaq.com