Конденсатори в техніці, що носиться: у майбутнє моди

За останні кілька років носимі технології перетворилися на глобальну дослідницьку ініціативу. На ринок з’явився широкий асортимент носимих пристроїв. Сюди входять пристрої для охорони здоров’я, пристрої для носіння з покращеним GPS, розумні годинники, датчики підключення до Інтернету та окуляри з дисплеєм.

Усі ці пристрої розглядаються як частина Інтернету речей, які можна носити, який також є підмножиною Інтернету речей. В основному він описує новий набір пристроїв із можливостями міжмашинного зв’язку. У цій статті ви дізнаєтеся про електронні компоненти носимих технологій, впровадження цих технологій і те, як вони живлять майбутнє моди. Продовжуйте читати, щоб дізнатися більше.

Що таке Wearable Tech?

Носимі технології описують інтелектуальні пристрої, які прикріплюються до поверхні шкіри, щоб виявляти дані, аналізувати їх і передавати життєво важливим системам. Одним із прикладів, який зараз є на ринку, є одяг із інтегрованими датчиками, який містить енергозбирачі, антени та датчики. Ця інновація також полегшує створення автономних переносних пристроїв для моніторингу стану здоров’я, датчиків і зв’язку. На сьогоднішній день на ринку представлено понад тисячу носимих пристроїв. Деякі з цих пристроїв від таких популярних брендів, як розумні годинники Apple і Samsung, які оснащені функціями відстеження здоров’я та фітнесу. Іншим прикладом є вбудовані датчики в одязі, виробленому Adidas і Nike .

Електронні компоненти Wearable Tech

Носима техніка – це здебільшого гнучкі електронні пристрої, розроблені з цілим рядом дивовижних функцій. Це включає довговічність при високих навантаженнях або температурі, масштабованість за низькою ціною та гнучкість, що дозволяє використовувати на живих організмах.

Ось деякі з основних компонентів цих пристроїв, на які варто звернути увагу:

Транзистори

Це ключовий блок електроніки, і в основному це електронний пристрій із клемами, якими є клема стоку, клема затвора та клема джерела. Клема затвора зазвичай ізольована від клем витоку та стоку, і це за допомогою ізолюючого діелектрика, щоб запобігти надходженню струму до клем. Напівпровідник використовується для підключення виводів стоку та витоку.

Основна функція транзисторів полягає в тому, щоб діяти як підсилювач для посилення електричного струму та як перемикач для керування потоком струму. Це покращує контроль над ланцюгами.

Дисплеї

Носимі пристрої також мають дисплеї, подібні екрану телефону. Зовнішній шар цих зсувів виготовлений з алюмосилікатного скла, тоді як середній шар містить електронні конденсатори . Ці конденсатори забезпечують чутливість для виявлення перешкод пальців на екрані. Внутрішній шар містить мережу світлодіодів, яка модулюється РК-дисплеєм.

Варто зазначити, що світлодіоди також є напівпровідниковими діодами, виготовленими з легованого кремнію. Ця конструкція дозволяє випромінювати світло після стимуляції електричним струмом. Усі шари на дисплеї працюють разом, створюючи вишукані візуальні ефекти на пристрої.

Джерела живлення

Є три джерела живлення, які використовуються для виробництва носячих пристроїв. Ці три джерела включають наступне:

Конденсатори : конденсатори допомагають зберігати енергію між електродами, розділеними електричним ізолятором або діелектриком. Це розділення має запобігти потоку заряду між двома електродами, який може спричинити накопичення енергії. Важливо відзначити, що конденсатори також мають здатність вивільняти енергію, навіть з низькою щільністю. Межа зберігання заряду конденсатора - це ємність.
Суперконденсатори : вони є проміжною ланкою між батареями та конденсаторами. Зазвичай суперконденсатори мають приблизно в 100 000 разів більшу ємність, ніж звичайний конденсатор, і це також дозволяє їм заряджатися набагато швидше, ніж акумуляторні батареї. Крім того, вони бувають різних розмірів і форм залежно від пристрою, який ви використовуєте. Псевдоконденсатори можуть електрохімічно накопичувати енергію, як батарея, тоді як електричні двошарові конденсатори електростатично накопичують енергію, як конденсатор. Гібридні суперконденсатори є сумішшю обох типів. Сьогодні багато вчених вважають, що суперконденсатори зможуть повністю замінити батареї в найближчому майбутньому.
Батареї : коли справа доходить до щільності заряду, батареї є королем. Це тому, що вони можуть зберігати електричну енергію як хімічну потенційну енергію. Таким чином, електрони всередині батареї можуть рухатися між анодами та катодами. Крім того, існують акумуляторні батареї, які засновані на оборотних реакціях. Прикладами таких акумуляторів є літій-іонні акумулятори в мобільних пристроях.

Ці три технології джерел живлення широко використовуються в більшості електронних пристроїв. Щоб вони стали широкодоступними в технологіях, що носяться, електроліти та електроди для їх компонентів повинні виготовлятися з полімерних та органічних матеріалів. Цікаво, що в цій сфері вже зроблено чимало. Наприклад, вуглецеві наноматеріали ефективні для використання як накопичувачі заряду через їх високу площу поверхні та провідність. Зараз вони також використовуються як електроди в багатьох акумуляторах.

Погляд у майбутнє

У цій статті ми висвітлили різноманітні застосування інноваційних матеріалів, які сьогодні використовуються в технологіях одягу. Однак їх застосування в протезуванні ще належить до кінця вивчити. Однак у сучасні дні дослідження зосереджені на розробці широкого спектру текстилю з датчиками для ефективного моніторингу функцій організму. Однією з головних проблем, пов’язаних із більшістю пристроїв, що носяться сьогодні, є потреба у великомасштабному виробництві, яке б відповідало вимогам до потужності в інтегрованих технологіях. Інший виклик – розробка текстильного блоку з пристроєм і накопичувачем енергії. Створення економічно ефективних технологій, що носяться, без шкоди для якості та продуктивності — ще одна проблема, з якою зараз стикаються. Добре те, що є кілька дослідницьких груп, які показали прототипи в цій галузі. У сфері науки майбутнє завжди виглядатиме світлим, навіть якщо попереду ще багато роботи та багато викликів. Є також групи, які продемонстрували можливість створення накопичувачів енергії для носимих технологій за допомогою промислового обладнання.

Висновок

Конденсатори та суперконденсатори пропонують багато можливостей для технологій, що носяться, незважаючи на проблеми, з якими стикаються під час їх виробництва. Однак завдяки можливості мініатюризувати ці пристрої без зміни швидкості передачі та накопичення енергії створюється простір для удосконалення та впровадження як безнапругне та екологічне джерело зберігання енергії.