Science纤维泵：革新可穿戴流体系统的利器

jiojio 2年前 (2023-03-31) 2179浏览

一、 【导读】

由于纺织品的广泛应用和其与人体的密切接触，功能织物成为可穿戴设备的一项有吸引力的技术。在创建可穿戴技术时，纤维格式的组件具有灵活性、可扩展性和与现有纺织品生产技术的兼容性等优点。基于纤维的致动器、传感器、储能器和能量收集器装置展示了这一领域的进展和这种格式所带来的益处。然而，缺乏基于纤维的流体组件。流体致动是软性机器人技术的基础，也是可穿戴技术的关键方向之一。流体系统还可以在传统医疗、工业和个人设备中实现许多其他过程，包括热传输和质量传输。缺乏可以简单地集成到纺织品中的主动流体组件，这抑制了无数有用设备的开发，如柔软的支持性外骨骼、适应性医疗矫形器和可穿戴触觉装置。将加压流体回路整合到纺织品中，可以在方便的可穿戴外形中实现肌肉支持、体温调节和触觉反馈。然而，传统的刚性泵及其相关的噪音和振动不适用于大多数可穿戴设备。

二、【成果掠影】

瑞士纳沙泰尔洛桑联邦理工学院Herbert Shea和Michael Smith团队报道了一种可伸缩纤维形式的流体泵。这允许压力源直接集成到纺织品中，实现了无线可穿戴流体控制。此泵由连续的螺旋电极嵌入薄弹性管壁中组成，并通过电荷注入电流电动力学静默地产生压力。每米纤维可以产生100千帕斯卡的压力，流量可达每分钟55毫升，相当于每千克15瓦特的功率密度。设计自由度的优点是相当大的，通过可穿戴触觉、机械活性织物和热调节织物的演示来说明这一点。相关成果以“Fiber pumps for wearable fluidic systems”发表在Science上。