随着物联网(IoT)与智能设备的迅猛发展,可穿戴技术正逐渐融入人们的日常生活。尤其是无线体域网(WBANs),它能借助无线传感器实时监测人体生理信号,为健康管理、疾病预防和康复治疗提供有力支持。
然而,当前市面上大多数可穿戴设备依赖传统的硅基处理器和模块化电子元件,这些元件虽功能强大,但弊端也十分明显。硅基处理器和电子元件结构僵硬,难以与柔软的衣物完美融合,长时间佩戴会影响舒适度。而且,它们通常需要外接电源,频繁充电不仅增加使用成本,还限制了设备的续航时长,给用户带来诸多不便。
为了攻克这些难题,来自上海东华大学和苏黎世联邦理工学院的研究团队取得了重大突破,提出了一种仅由单根纤维构成的织物基无线传感网络。共同通讯作者王宏志介绍:“我们深入钻研了纤维实现能量产生、信号传感和无线传输这三项功能的机制,并基于 Fibre-WBAN 设计出了一种自供电、无芯片的无线智能服装系统。”
图:自供电无线传感纤维的创新突破
这一创新系统有着丰富多样的应用方式。它可作为现有智能手表的拓展配件,搭配无线织物键盘,轻松操控像《贪吃蛇》这样的游戏,为用户带来全新的娱乐体验。同时,Fibre-WBAN 能直接绣在衣物上,与人体运动姿态相结合,构建起无线传感人体网络,实现精准的手势识别。这一功能在智能交互领域具有巨大的潜力,例如在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)场景中,用户通过简单的手势操作就能与虚拟环境自然交互,极大提升了交互的便捷性和流畅性,为相关产业的发展注入新的活力。
此外,该技术在健康监测方面也展现出独特的优势。通过对模拟汗液中钠离子和氯离子浓度的响应,Fibre-WBAN 能够进行定量信号传感和汗液监测。这意味着在健康管理、疾病预防和康复等过程中,它可以实时、精准地监测人体健康状况,为用户和医疗人员提供有价值的数据,辅助进行健康评估和疾病诊断,有力推动医疗行业的智能化发展。
正如王宏志所补充的:“我们的研究成果展示了利用衣物来调控人体周围电磁传播的潜力,为将可穿戴电子技术的概念应用于纺织平台,实现无线传感、信号处理和能量传输奠定了基础。” 自供电无线传感纤维技术凭借在可穿戴设备、健康监测、智能交互等多个领域的广阔应用前景,有望彻底革新现有技术,为未来的智能生活创造更多可能,引领行业迈向全新的发展阶段。