Denken Sie an Ihr Lieblings-T-Shirt, das Sie hundertmal getragen haben, und an all die Misshandlungen, denen Sie es ausgesetzt haben. Du hast es schon \u00f6fter gewaschen, als du dich erinnern kannst, hast es versch\u00fcttet, gedehnt, zerkr\u00fcmelt und vielleicht einmal sogar angesengt, als du \u00fcber den Herd gelehnt warst.<\/p>\n\n\n\n
Wir machen unserer Kleidung einiges aus, und wenn die intelligenten Textilien der Zukunft alles \u00fcberstehen sollen, was wir ihnen in den Weg stellen, m\u00fcssen ihre Bestandteile widerstandsf\u00e4hig sein.<\/p>\n\n\n\n
Jetzt haben Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences und des Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering einen hochempfindlichen, \u00e4u\u00dferst belastbaren Dehnungssensor entwickelt, der in Textilien und weiche Robotersysteme eingebettet werden kann.<\/p>\n\n\n\n
Die Forschung ist ver\u00f6ffentlicht in Natur<\/em>.<\/p>\n\n\n\n \u201eAktuelle weiche Dehnungsmessstreifen sind sehr empfindlich, aber auch sehr zerbrechlich\u201c, sagte Oluwaseun Araromi, wissenschaftlicher Mitarbeiter f\u00fcr Materialwissenschaft und Maschinenbau am SEAS und am Wyss Institute und Erstautor des Artikels. \u201eDas Problem besteht darin, dass wir in einem widerspr\u00fcchlichen Paradigma arbeiten \u2013 hochempfindliche Sensoren sind normalerweise sehr zerbrechlich und sehr starke Sensoren sind normalerweise nicht sehr empfindlich. Deshalb mussten wir Mechanismen finden, die uns von jeder Eigenschaft ausreichend versorgen.\u201c<\/p>\n\n\n\n Am Ende haben die Forscher ein Design entwickelt, das einem Slinky sehr \u00e4hnlich sieht und sich auch so verh\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n \u201eEin Slinky ist ein massiver Zylinder aus starrem Metall, aber wenn man ihn in diese Spiralform bringt, wird er dehnbar\u201c, sagte Araromi. \u201eDas ist im Wesentlichen das, was wir hier getan haben. Wir haben mit einem starren Grundmaterial, in diesem Fall Kohlefaser, begonnen und es so strukturiert, dass das Material dehnbar wird.\u201c<\/p>\n\n\n\n Das Muster ist als Serpentinenm\u00e4ander bekannt, da sein scharfes Auf und Ab dem Gleiten einer Schlange \u00e4hnelt. Die strukturierten leitf\u00e4higen Kohlenstofffasern werden dann zwischen zwei vorgespannten elastischen Substraten eingelegt.<\/p>\n\n\n\n Die gesamte elektrische Leitf\u00e4higkeit des Sensors \u00e4ndert sich, wenn die Kanten der gemusterten Kohlefaser den Kontakt zueinander verlieren, \u00e4hnlich wie die einzelnen Spiralen eines Slinkys den Kontakt zueinander verlieren, wenn man an beiden Enden zieht. Dieser Vorgang findet bereits bei geringen Belastungen statt, was der Schl\u00fcssel zur hohen Empfindlichkeit des Sensors ist.<\/p>\n\n\n\n Im Gegensatz zu aktuellen hochempfindlichen dehnbaren Sensoren, die auf exotischen Materialien wie Silizium- oder Gold-Nanodr\u00e4hten basieren, erfordert dieser Sensor keine besonderen Herstellungstechniken oder gar einen Reinraum. Es k\u00f6nnte aus jedem leitf\u00e4higen Material hergestellt werden.<\/p>\n\n\n\n Die Forscher testeten die Widerstandsf\u00e4higkeit des Sensors, indem sie mit einem Skalpell darauf einstachen, mit einem Hammer darauf schlugen, ihn mit einem Auto \u00fcberfuhren und ihn zehnmal in eine Waschmaschine warfen. Der Sensor hat jeden Test unbeschadet \u00fcberstanden.<\/p>\n\n\n\n Um seine Empfindlichkeit zu demonstrieren, betteten die Forscher den Sensor in eine Armmanschette aus Stoff ein und forderten einen Teilnehmer auf, verschiedene Gesten mit der Hand auszuf\u00fchren, darunter eine Faust, eine offene Handfl\u00e4che und eine Kneifbewegung. Die Sensoren erkannten die kleinen Ver\u00e4nderungen im Unterarmmuskel des Probanden durch den Stoff hindurch und ein maschineller Lernalgorithmus konnte diese Gesten erfolgreich klassifizieren.<\/p>\n\n\n\n \u201eDiese Eigenschaften der Widerstandsf\u00e4higkeit und der mechanischen Robustheit stellen diesen Sensor in ein ganz neues Lager\u201c, sagte Araromi.<\/p>\n\n\n\n Eine solche H\u00fclle k\u00f6nnte in allen Bereichen eingesetzt werden, von Virtual-Reality-Simulationen und Sportbekleidung bis hin zur klinischen Diagnostik neurodegenerativer Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit.<\/p>\n\n\n\n Das Harvard Office of Technology Development hat einen Antrag zum Schutz des geistigen Eigentums im Zusammenhang mit diesem Projekt gestellt.<\/p>\n\n\n\n \u201eDie Kombination aus hoher Empfindlichkeit und Widerstandsf\u00e4higkeit sind klare Vorteile dieses Sensortyps\u201c, sagte Robert Wood, Charles River-Professor f\u00fcr Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften am SEAS und leitender Autor der Studie. \u201eAber ein weiterer Aspekt, der diese Technologie von anderen unterscheidet, sind die geringen Kosten der Ausgangsmaterialien und Montagemethoden. Dadurch werden hoffentlich die Hindernisse f\u00fcr die Verbreitung dieser Technologie in intelligenten Textilien und dar\u00fcber hinaus verringert.\u201c<\/p>\n\n\n\n \u201eWir erforschen derzeit, wie dieser Sensor aufgrund der engen Schnittstelle zum menschlichen K\u00f6rper, die er bietet, in Kleidung integriert werden kann\u201c, sagt Conor Walsh, Paul A. Maeder-Professor f\u00fcr Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften am SEAS und Mitautor der Studie . \u201eDies wird aufregende neue Anwendungen erm\u00f6glichen, indem biomechanische und physiologische Messungen im Laufe des Tages einer Person durchgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen, was mit aktuellen Ans\u00e4tzen nicht m\u00f6glich ist.\u201c<\/p>\n\n\n\n Die Forschung wurde gemeinsam von Moritz A. Graule, Kristen L. Dorsey, Sam Castellanos, Jonathan R. Foster, Wen-Hao Hsu, Arthur E. Passy, James C. Weaver, Senior Staff Scientist bei SEAS, und Joost J. Vlassak verfasst , Abbott und James Lawrence Professor f\u00fcr Werkstofftechnik am SEAS.<\/p>\n\n\n\n Es wurde durch die strategische Forschungsallianz der Universit\u00e4t mit Tata finanziert. Die auf sechs Jahre angelegte Allianz $8.4M wurde 2016 gegr\u00fcndet, um Harvard-Innovationen in Bereichen wie Robotik, tragbare Technologien und das Internet der Dinge (IoT) voranzutreiben.<\/p>\n\n\n\n Geschichte Quelle:<\/strong><\/p>\n\n\n\n Materialien<\/a> zur Verf\u00fcgung gestellt von Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences<\/strong><\/a>. Original geschrieben von Leah Burrows. Hinweis: Der Inhalt kann hinsichtlich Stil und L\u00e4nge bearbeitet werden.<\/em><\/p>\n\n\n\n Zeitschriftenreferenz<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. \u201eSensor f\u00fcr smarte Textilien \u00fcberlebt Waschmaschine, Auto und Hammer.\u201c ScienceDaily. ScienceDaily, 11. November 2020. .<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Damit die intelligenten Textilien der Zukunft allen Belastungen standhalten, m\u00fcssen ihre Komponenten widerstandsf\u00e4hig sein. Jetzt haben Forscher einen hochempfindlichen, \u00e4u\u00dferst belastbaren Dehnungssensor entwickelt, der in Textilien und weiche Robotersysteme eingebettet werden kann. 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