Sąvoka „protinga tekstilė“ yra platesnė, ne tokia aiški sąvoka. Išmanioji tekstilė pirmą kartą buvo pasiūlyta Japonijoje 1979 m., o jos koncepcija buvo plačiai pripažinta 1990-ųjų pabaigoje. Šiuo metu išmanioji tekstilė paprastai reiškia naują tekstilės rūšį, kuri geba pajusti žmogaus kūno ar aplinkos signalų pokyčius pasitelkdama daugiadisciplines technologijas, tokias kaip tekstilė, elektronika, informacija, biologija, medicina ir nauja energija, ir aktyviai reaguoti per grįžtamojo ryšio mechanizmus. išlaikant tradicinei tekstilei būdingą stilių ir technines charakteristikas.

Išmaniosios tekstilės gaminių klasifikavimo metodų yra daug, tačiau vieningo klasifikavimo metodo nėra, tik paviršutiniška klasifikacija. Paprastai pagal reakcijos į išorinius dirgiklius būdą intelektualiąją tekstilę galima apytiksliai suskirstyti į „pasyviąją“ intelektualiąją tekstilę ir „aktyviąją“ intelektualiąją tekstilę. Pirmuoju atveju kalbama apie tekstilės gaminius, kurie gali pakeisti savo savybes po aplinkos stimuliavimo, pvz., formą atmintinės medžiagos, hidrofobinės ar hidrofilinės tekstilės gaminiai ir kt. Jis gali pajusti įvairius signalus iš aplinkos, pvz., temperatūrą, šviesos intensyvumą ir taršą, nuspręsti, kaip reaguoti į išorinius signalus ir galiausiai reaguoti į aplinkos signalus, naudodamas įvairias audinio pagrindu pagamintas lanksčias, miniatiūrines pavaras. Įterptieji elektroniniai įrenginiai (el. tekstilė) ir išmaniosios tekstilės struktūros gali priimti vietinius „sprendimus“ ir belaidžiu būdu sujungti išmaniąją tekstilę su debesimis, kuriuose yra duomenų bazių ir serverių, naudojant dirbtinio intelekto programinę įrangą, kad būtų galima priimti nuotolinius „sprendimus“.

Išmanioji tekstilė atlieka pagrindinį vaidmenį mūsų kasdieniame gyvenime, apimanti tokias sritis kaip sveikatos stebėjimas, asmeninė apsauga, karinis naudojimas, transporto energija, pramogos ir muzika.

Protingos medžiagos

Konotacija ir apibrėžimas

Pastaraisiais metais, tobulėjant informacinėms, medžiagoms ir inžinerinėms technologijoms, mokslininkai ir inžinieriai yra įkvėpti mokytis ir mąstyti apie gamtą ir biologinę evoliuciją. Kaip gyvi organizmai gaminami iš įvairių biologinių medžiagų, taip ir išmaniosios sistemos kuriamos iš organinių derinių ar integracijų. medžiagų. Mokslinė praktika parodė, kad į nebiologines medžiagas galima įskiepyti „protingų“ savybių. Visų rūšių informacija (pvz., jėga, garsas, šiluma, šviesa, elektra, magnetinė ir cheminė informacija) galima keistis ir perduoti ją per įvairias jutimo savybes turinčias medžiagas.

Kai kurios išmaniosios medžiagos, tokios kaip magnetostrikcinės medžiagos, pjezoelektrinės medžiagos ir formos atminties medžiagos, atlieka ir jutimo, ir vykdomąsias funkcijas. Šios medžiagos paprastai vadinamos išmaniosiomis medžiagomis, kurios gali prisitaikyti prie aplinkos pokyčių. Bet pati medžiaga neturi informacijos apdorojimo ir grįžtamojo ryšio mechanizmo, neturi prisitaikymo prie aplinkos. Paprastai manoma, kad išmaniosios medžiagos yra intelektualių medžiagų „žemesnis lygis“ ir „pirminis intelektualių medžiagų kūrimo etapas“. Išmaniosios medžiagos gali būti vadinamos išmaniosiomis medžiagomis, jei jos derinamos su valdymo funkcijomis.

Komponentinės medžiagos, skirtos išmaniųjų medžiagų statybai

Išmaniųjų medžiagų sudedamąsias medžiagas galima suskirstyti į jutimo medžiagas, informacines medžiagas, vykdomąsias medžiagas, prisitaikančias medžiagas (bionines medžiagas) ir dvi pagalbines medžiagas – energetines medžiagas (naudojamas sistemos veikimui reikalingai galiai palaikyti) ir konstrukcines medžiagas ( pagrindinės medžiagos arba komponentai, palaikantys funkcines medžiagas). Keletas bendrų pagrindinių komponentų yra formos atminties medžiagos, optiniai pluoštai, magnetostrikcinės medžiagos, elektroreologiniai skysčiai, magnetorheologiniai skysčiai, pjezoelektrinės medžiagos ir intelektualios polimerinės medžiagos.

Paprastai pavarą galima įjungti tik įvedus jėgą į pavarą. Šiuo metu diegimo medžiaga neapsiriboja išvesties jėga ar poslinkiu, esant skirtingam informacijos sužadinimui, jos išvesties funkcija buvo išplėsta iki skaitmeninio ekrano saugojimo, spalvų keitimo, dažnio keitimo, įjungimo ir išjungimo ir kt. Tokios medžiagos buvo plačiai pritaikytos elektroninės technologijos.

Įprasti pagrindiniai išmaniųjų medžiagų komponentai

1. Formos atminties medžiagos

Formos atminties medžiagas sudaro formos atminties lydinys, atminties keramika ir formos atminties polimeras (įskaitant formos atminties pluoštą ir formos atminties polimero gelį). Jie tam tikroje temperatūroje patiria termoelastinę (arba streso sukeltą) martensitinę transformaciją arba stiklinimo transformaciją, gali prisiminti konkrečią formą, tamprumo modulio, varžos, vidinės trinties ir kitus reikšmingus pokyčius. Pavyzdžiui, NiTi formos atminties pluoštas gali būti naudojamas įvairiuose scenarijuose.

Išmanioji užuolaida: pavyzdžiui, nikelio-titano pluošto austo užuolaidų audinio pasirinkimas, kai temperatūra pasiekia 50 ℃, audinys automatiškai reaguoja į saulę.

Mados dizainas: pavyzdžiui, nikelio-titano pluošto integravimas į drabužių dizainą, siekiant naujoviškų estetinių efektų ir patogios patirties. Kai lauke šilta, vienos sijono pusės apvadas automatiškai susiraitys, o gėlės automatiškai užsivers per kelias sekundes.

Saugos apsauga: jei oro kišenės modulis įdėtas į apsauginius drabužius dėl konstrukcijos konstrukcijos, oro kišenės plotas nepasikeis esant žemai temperatūrai; Kylant temperatūrai, oro kišenės plotas plečiasi. Tokie kostiumai gali būti naudojami siekiant apsaugoti ugniagesius ir sumažinti gaisro pavojų.

Drėgmės sugėrimas: Mitsubishi sukūrė Diaplex® – naują poliuretano medžiagą su formos atminties funkcija. Ši plėvelė yra laminuota paltiniu audiniu, kuris pasižymi dideliu atsparumu vandeniui ir mikrobruniniu molekulių judėjimu keičiantis temperatūrai, drėgmės sugėrimui.

2. Optinis pluoštas

Optinis pluoštas yra fotolaidus elementas, pagamintas remiantis visiško šviesos atspindžio ant dviejų dielektrinių paviršių principu. Analizuojant šviesos perdavimo charakteristikas (šviesos intensyvumą, vienodą), prieinamą aplink pluošto jėgą, temperatūrą, poslinkį, slėgį, tankį, magnetinį lauką, sudėtį ir parametrų, pvz., Rentgeno spindulių, pasikeitimą, todėl plačiai naudojamas. kaip jutimo elementas arba „neuronai“ išmaniosiose medžiagose, reaguojantis, stipriai atsparus trukdžiams ir mažas energijos suvartojimas.

Optinio pluošto jutimo sistemos buvo plačiai sukurtos biomedicinos diagnostikai, maisto technologijoms, karinėms ir pramoninėms reikmėms bei civilinei inžinerijai. Pavyzdžiui, išmanieji šviesolaidiniai jutikliai, integruoti į geotekstilę, gali stebėti greitkelių tiltus ir siųsti duomenis techninės priežiūros agentūroms, kad būtų galima laiku nustatyti civilinės infrastruktūros pablogėjimą ir ankstyvą gedimą.

Vaizdo kreditas: Masačusetso universitetas, Lowell

3. Pjezoelektrinės medžiagos

Pjezoelektrinėms medžiagoms priskiriama pjezoelektrinė keramika (BaTiO3, Pb (ZrTi) O3, K (Na) NbO3, PbNb2O3 ir kt.) ir pjezoelektriniai polimerai. Pjezoelektrinės medžiagos keičia medžiagos dydį dėl savaiminio elektros dipolių išdėstymo elektriniame lauke ir, reaguodamos į taikomą įtampą, sukelia įtempį ar deformaciją. Ryšys tarp elektrinių ir mechaninių savybių yra tiesinis ir pasižymi greito atsako, aukšto dažnio ir mažo įtempimo savybėmis. Slėgiu stimuliuojama medžiaga sukuria elektrinį signalą, kuris gali būti naudojamas kaip jutiklis. Pjezoelektrinės medžiagos gali būti krištolinės ir keramikinės, tačiau jos abi yra trapios.

Polimerinių pjezoelektrinių medžiagų mechaninis stiprumas ir jautrumas įtempių pokyčiams yra pranašesni už daugelį kitų jutiklių ir yra labai tinkami naudoti kaip jutikliai ir pavaros išmaniosiose konstrukcijose ir įrenginiuose. Gali būti naudojamas aptikti žmogaus papilomą, vakcinaciją, dengės karštligę, Ebolą, A gripą, žmogaus imunodeficitą ir hepatito B virusą.

a) pjezoelektrinių biojutiklių veikimo principai; b) įtampos ir laiko santykis aptikimo metu; c) ryšys tarp amplitudės ir dažnio aptikimo metu.

Pagrindinės virusų aptikimo naudojant pjezoelektrines medžiagas koncepcijos