Wissenschaftler entwickeln Glasfaserfäden für Kleidung, die kommunizieren kann

Forscher haben zum ersten Mal Fasern mit eingebetteter Elektronik hergestellt, die so flexibel sind, dass sie zu weichen, waschbaren Stoffen gewebt und zu tragbarer Kleidung verarbeitet werden können. Durch das Einbetten von optoelektronischen Hochgeschwindigkeitshalbleiterbauelementen, einschließlich Leuchtdioden (LEDs) und Diodenphotodetektoren, in waschbare Gewebe können auch Kleidungsstücke hergestellt werden, die optisch mit anderen Bauelementen kommunizieren.

Diese Entdeckung, die in der Zeitschrift Nature beschrieben wurde, könnte ein neues "Mooresches Gesetz" für Fasern auslösen, mit anderen Worten, einen raschen Fortschritt, bei dem die Fähigkeiten von Fasern im Laufe der Zeit schnell und exponentiell wachsen würden, sagten Forscher vom Massachusetts Institute of Technology ( MIT) in Boston.

Der entscheidende Durchbruch bei der Herstellung dieser neuen Fasern bestand darin, dem Vorformling lichtemittierende Halbleiterdioden die Größe eines Sandkorns und ein Paar Kupferdrähte einen Bruchteil der Haarbreite hinzuzufügen. Beim Erhitzen in einem Ofen während des Faserziehprozesses verflüssigt sich der Polymervorformling teilweise und bildet eine lange Faser, wobei die Dioden entlang ihrer Mitte ausgerichtet und durch die Kupferdrähte verbunden sind.

"Wir gehen davon aus, dass in den kommenden Jahren ein 'Moore'sches Gesetz'-Analogon für Fasern entstehen wird." sagte Yoel Fink von der Uni. „Es ermöglicht uns bereits, die grundlegenden Fähigkeiten von Stoffen auf Kommunikation, Beleuchtung, physiologische Überwachung und mehr zu erweitern. In den kommenden Jahren werden Stoffe Mehrwertdienste bieten und nicht mehr nur nach Ästhetik und Komfort ausgewählt werden. “ Fink hinzugefügt.

In diesem Fall waren die festen Komponenten zwei Arten von elektrischen Dioden, die unter Verwendung der Standard-Mikrochip-Technologie hergestellt wurden: LEDs und Photosensordioden. Die resultierenden Fasern wurden dann zu Stoffen gewebt, die 10 Mal gewaschen wurden, um ihre Praktikabilität als mögliches Material für Kleidung zu demonstrieren.

Einer der Vorteile der Integration der Funktion in das Fasermaterial selbst besteht darin, dass die resultierende Faser von Natur aus wasserdicht ist. Um dies zu demonstrieren, platzierte das Team einige der Fotodetektionsfasern in einem Aquarium. Eine Lampe außerhalb des Aquariums übertrug Musik durch das Wasser in Form schneller optischer Signale an die Fasern.

Die Fasern im Tank wandelten die Lichtimpulse - so schnell, dass das Licht mit bloßem Auge gleichmäßig erscheint - in elektrische Signale um, die dann in Musik umgewandelt wurden. Die Fasern überlebten wochenlang im Wasser.