Science纖維泵：革新可穿戴流體系統的利器

jiojio 4個月前 (03-31) 1142瀏覽

一、 【導讀】?

由于紡織品的廣泛應用和其與人體的密切接觸，功能織物成為可穿戴設備的一項有吸引力的技術。在創建可穿戴技術時，纖維格式的組件具有靈活性、可擴展性和與現有紡織品生產技術的兼容性等優點。基于纖維的致動器、傳感器、儲能器和能量收集器裝置展示了這一領域的進展和這種格式所帶來的益處。然而，缺乏基于纖維的流體組件。流體致動是軟性機器人技術的基礎，也是可穿戴技術的關鍵方向之一。流體系統還可以在傳統醫療、工業和個人設備中實現許多其他過程，包括熱傳輸和質量傳輸。缺乏可以簡單地集成到紡織品中的主動流體組件，這抑制了無數有用設備的開發，如柔軟的支持性外骨骼、適應性醫療矯形器和可穿戴觸覺裝置。將加壓流體回路整合到紡織品中，可以在方便的可穿戴外形中實現肌肉支持、體溫調節和觸覺反饋。然而，傳統的剛性泵及其相關的噪音和振動不適用于大多數可穿戴設備。

二、【成果掠影】

瑞士納沙泰爾洛桑聯邦理工學院Herbert Shea和Michael Smith團隊報道了一種可伸縮纖維形式的流體泵。這允許壓力源直接集成到紡織品中，實現了無線可穿戴流體控制。此泵由連續的螺旋電極嵌入薄彈性管壁中組成，并通過電荷注入電流電動力學靜默地產生壓力。每米纖維可以產生100千帕斯卡的壓力，流量可達每分鐘55毫升，相當于每千克15瓦特的功率密度。設計自由度的優點是相當大的，通過可穿戴觸覺、機械活性織物和熱調節織物的演示來說明這一點。相關成果以“Fiber pumps for wearable fluidic systems”發表在Science上。