ตัวเก็บประจุในเทคโนโลยีอุปกรณ์สวมใส่: ขับเคลื่อนอนาคตของแฟชั่น

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีอุปกรณ์สวมใส่ได้เติบโตขึ้นจนกลายเป็นโครงการริเริ่มการวิจัยระดับโลก อุปกรณ์สวมใส่ได้หลากหลายประเภทออกสู่ตลาด ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ดูแลสุขภาพ อุปกรณ์สวมใส่ที่เสริมด้วย GPS นาฬิกาอัจฉริยะ เซ็นเซอร์สายอินเทอร์เน็ต และแว่นตาพร้อมจอแสดงผลบนกระจกหน้า

อุปกรณ์ทั้งหมดนี้ถือเป็นส่วนหนึ่งของ Internet of Wearable Things ซึ่งเป็นส่วนย่อยของ Internet of Things เช่นกัน โดยพื้นฐานแล้วจะอธิบายถึงอุปกรณ์ชุดใหม่ที่มีความสามารถในการสื่อสารแบบเครื่องถึงเครื่อง ในบทความนี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ของเทคโนโลยีอุปกรณ์สวมใส่ การใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ และวิธีที่พวกมันขับเคลื่อนอนาคตของแฟชั่น อ่านต่อเพื่อดูเพิ่มเติม

Wearable Tech คืออะไร?

เทคโนโลยีสวมใส่ได้อธิบายถึงอุปกรณ์อัจฉริยะที่ติดอยู่กับพื้นผิวเพื่อตรวจจับข้อมูล วิเคราะห์ และถ่ายโอนไปยังระบบที่สำคัญ ตัวอย่างหนึ่งที่มีอยู่ในตลาดในปัจจุบันคือเครื่องแต่งกายที่บูรณาการเซ็นเซอร์ซึ่งมีเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงาน เสาอากาศ และเซ็นเซอร์ นวัตกรรมนี้ยังอำนวยความสะดวกในการสร้างอุปกรณ์สวมใส่แบบพึ่งพาตนเองได้สำหรับการตรวจสอบสุขภาพ การตรวจจับ และการสื่อสาร ปัจจุบันมีอุปกรณ์สวมใส่ได้มากกว่าหนึ่งพันเครื่องในตลาดปัจจุบัน อุปกรณ์เหล่านี้บางส่วนมาจากแบรนด์ยอดนิยม เช่น นาฬิกาอัจฉริยะของ Apple และ Samsung ที่มีตัวติดตามสุขภาพและฟิตเนส อีกตัวอย่างหนึ่งคือเซ็นเซอร์แบบรวมในเครื่องแต่งกายที่ผลิตโดย Adidas และ Nike

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของเทคโนโลยีเครื่องแต่งตัว

เทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งได้รับการออกแบบมาพร้อมคุณสมบัติที่น่าทึ่งมากมาย ซึ่งรวมถึงความทนทานที่ความเครียดหรืออุณหภูมิสูง ความสามารถในการปรับขนาดด้วยต้นทุนที่ต่ำ และความยืดหยุ่นที่ช่วยให้สามารถนำไปใช้กับสิ่งมีชีวิตได้

ต่อไปนี้คือส่วนประกอบหลักบางส่วนของอุปกรณ์เหล่านี้ที่ควรทราบ:

ทรานซิสเตอร์

นี่เป็นหน่วยสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และโดยพื้นฐานแล้วมันเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขั้วต่อ ซึ่งได้แก่ ขั้วต่อท่อระบายน้ำ ขั้วต่อประตู และขั้วต่อต้นทาง โดยปกติ ขั้วต่อเกตจะถูกแยกออกจากขั้วต่อต้นทางและขั้วต่อท่อระบายน้ำ และมีฉนวนอิเล็กทริกเพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไหลไปยังขั้วต่อ เซมิคอนดักเตอร์ใช้ในการเชื่อมต่อท่อระบายน้ำและขั้วต้นทาง

หน้าที่หลักของทรานซิสเตอร์คือทำหน้าที่เป็นทั้งเครื่องขยายเสียงเพื่อเพิ่มกระแสไฟฟ้าและเป็นสวิตช์ควบคุมการไหลของกระแส ซึ่งจะช่วยเพิ่มการควบคุมวงจร

จอแสดงผล

อุปกรณ์สวมใส่ยังมีจอแสดงผลแบบเดียวกับหน้าจอโทรศัพท์อีกด้วย ชั้นนอกของการกระจัดเหล่านี้ทำจากวัสดุแก้วอลูมิโนซิลิเกต ในขณะที่ชั้นกลางมี ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กทรอนิกส์ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ให้ความไวในการตรวจจับการรบกวนของนิ้วบนหน้าจอ เลเยอร์ด้านในมีเครือข่าย LED ซึ่งได้รับการมอดูเลตโดย LCD

เป็นที่น่าสังเกตว่า LED ก็เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่ออกแบบด้วยซิลิคอนเจือ การออกแบบ นี้ช่วยให้สามารถปล่อยแสงได้หลังจากการกระตุ้นกระแสไฟฟ้า เลเยอร์ทั้งหมดในจอแสดงผลทำงานร่วมกันเพื่อสร้างภาพที่สวยงามบนอุปกรณ์

แหล่งพลังงาน

มีแหล่งพลังงานสามแหล่งที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ที่สวมใส่ แหล่งที่มาทั้งสามมีดังต่อไปนี้:

• ตัวเก็บประจุ : ตัวเก็บประจุช่วยในการกักเก็บพลังงานระหว่างอิเล็กโทรดที่แยกจากกันด้วยฉนวนไฟฟ้าหรืออิเล็กทริก การแยกนี้มีไว้เพื่อป้องกันการไหลของประจุระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง ซึ่งอาจทำให้เกิดการสะสมพลังงานได้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าตัวเก็บประจุยังมีความสามารถในการปล่อยพลังงาน แม้ว่าจะมีความหนาแน่นต่ำก็ตาม ขีดจำกัดการเก็บประจุของตัวเก็บประจุคือความจุ
• ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ : พวกมันประกอบขึ้นเป็นตัวกลางระหว่างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มักจะมีความจุมากกว่าตัวเก็บประจุปกติประมาณ 100,000 เท่า และยังช่วยให้ชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้มากอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีขนาดและรูปร่างที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่คุณใช้ ตัวเก็บประจุเทียมสามารถเก็บพลังงานด้วยไฟฟ้าเคมีได้เหมือนกับแบตเตอรี่ ในขณะที่ตัวเก็บประจุแบบไฟฟ้า 2 ชั้นจะเก็บพลังงานด้วยไฟฟ้าสถิตเหมือนตัวเก็บประจุ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์แบบไฮบริดนั้นมีทั้งสองประเภทผสมกัน ความเชื่อทั่วไปในหมู่นักวิทยาศาสตร์หลายคนในปัจจุบันก็คือซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จะสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้อย่างสมบูรณ์ในอนาคตอันใกล้นี้
• แบตเตอรี่ : เมื่อพูดถึงความหนาแน่นของประจุ แบตเตอรี่คือสิ่งสำคัญ เนื่องจากสามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานศักย์เคมีได้ ดังนั้นอิเล็กตรอนภายในแบตเตอรี่จึงสามารถเคลื่อนที่ระหว่างแอโนดและแคโทดได้ นอกจากนี้ยังมีแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งใช้ปฏิกิริยาแบบพลิกกลับได้ ตัวอย่างของแบตเตอรี่เหล่านี้ได้แก่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในอุปกรณ์เคลื่อนที่

เทคโนโลยีแหล่งพลังงานทั้งสามนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ เพื่อให้สามารถเข้าถึงได้อย่างกว้างขวางในเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ อิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรดสำหรับส่วนประกอบควรผลิตจากวัสดุโพลีเมอร์และอินทรีย์ ที่น่าสนใจคือมีการดำเนินการไปมากมายในสาขานี้ ตัวอย่างเช่น วัสดุนาโนคาร์บอนมีประสิทธิภาพในการใช้เป็นอุปกรณ์กักเก็บประจุเนื่องจากมีพื้นที่ผิวและค่าการนำไฟฟ้าสูง ปัจจุบันยังใช้เป็นอิเล็กโทรดในแบตเตอรี่จำนวนมากในปัจจุบัน

เหลือบสู่อนาคต

ในบทความนี้ เราได้เน้นการใช้งานวัสดุนวัตกรรมต่างๆ ที่ใช้ในเทคโนโลยีอุปกรณ์สวมใส่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการสำรวจการประยุกต์ใช้ในด้านกายอุปกรณ์อย่างครบถ้วน อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาสิ่งทอหลายประเภทพร้อมเซ็นเซอร์เพื่อตรวจสอบการทำงานของร่างกายอย่างมีประสิทธิภาพ หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญของอุปกรณ์สวมใส่ได้ส่วนใหญ่ในปัจจุบันคือความต้องการการผลิตขนาดใหญ่เพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานในเทคโนโลยีแบบครบวงจร ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการพัฒนาหน่วยสิ่งทอพร้อมอุปกรณ์และที่เก็บพลังงาน การสร้างเทคโนโลยีอุปกรณ์สวมใส่ที่คุ้มค่าโดยไม่กระทบต่อคุณภาพและประสิทธิภาพถือเป็นความท้าทายอีกประการหนึ่งที่กำลังเผชิญอยู่ สิ่งที่ดีคือมีกลุ่มวิจัยสองสามกลุ่มที่ได้แสดงต้นแบบในพื้นที่นี้ ในสาขาวิทยาศาสตร์ อนาคตจะดูสดใสอยู่เสมอ แม้ว่ายังมีงานอีกมากที่ต้องทำและความท้าทายมากมายที่ต้องเผชิญ นอกจากนี้ยังมีกลุ่มที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการสร้างการจัดเก็บพลังงานสำหรับเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้โดยใช้เครื่องจักรอุตสาหกรรม

บทสรุป

ตัวเก็บประจุและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์นำเสนอความเป็นไปได้หลายประการสำหรับเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ แม้ว่าจะเผชิญกับความท้าทายในการผลิตก็ตาม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสามารถในการย่อขนาดอุปกรณ์เหล่านี้โดยไม่ต้องเปลี่ยนอัตราการถ่ายโอนและความจุในการกักเก็บพลังงานจึงทำให้เกิดพื้นที่ การปรับปรุงและการนำไปใช้เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานแบบไม่มีแรงดันไฟฟ้าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม