智能穿戴进化中 柔性电子皮肤离我们有多远?

2016-10-24 18:17:29来源: 中关村在线

       以柔克刚 以量取胜

  目前穿戴式装置的流行程度尚不及智能手机,但随着技术进步,势必更加普及,拥有相当大的市场潜能。而穿戴式装置的未来,就在于摆脱手机附属品或第二屏幕的定位,另辟蹊径建立其杀手级应用。

  现今市场上穿戴式装置仍以智能手表为主流,加之早前的 Google Glass 等头戴式显示器与监测身体机能的各种感测器,但这些都是硬性装置,难以真正摆脱智能装置困扰。一些人认为,未来的穿戴式装置应该要以‘软性’为目标,即使弯折也不会坏,如衣物般服贴地穿在身上,并且多为‘一次性使用’的低价产品。加入能通过印刷技术等便宜的制造生产的话,相信终有一天可以实现。

  一部分开发者,也希望可穿戴装置的体积缩小缩小再缩小,甚至就柔软地贴合在我们的皮肤上,不像一般的可穿戴装置那样需要额外佩戴且占空间;同样重要的是,他们认为软性装置更符合我们的审美。

  市场上也出现了,关于软性智能穿戴的产品,比如金箔纹身,用户可以通过触控纹身,对手机发送接听电话、调节音乐 App 音量大小的指令。

打电话调节音量
无线支付功能

  除此之外,为了穿戴式产品保持一致性,软性智能穿戴还具有手机支付等功能,和平时手机支付的概念差不多,用户可以通过扫描这个纹身(其实是扫描晶片),进而获取资讯甚至完成支付行为。也就是说,这款纹身甚至可以代替你的钱包,以及代替手机的无线支付功能。

  看到这里,你会不会认同笔者的观点,智能穿戴会从从穿戴式到电子皮肤,软性装置才是未来。为何这么说呢?有以下三个观点支持。

  首先是以柔克刚,以量取胜。一款高科技产品能否被人们所接受往往更大程度上取决于价格和可操作性。而采用软性装置设计,制作过程就会相对简单,价格也并不是高不可攀。

  我们还以智能纹身为例子,制作只需要,制作者通过任何一款绘图软件绘制一个电路图。第二步,用户需要用一般制作一次性纹身的压模机器,把图案压在特殊的金箔纸上。然后,将金箔纸上的图案一点一点撕下来。最后,把金箔纹身贴在手臂上就完成了。因为成本的低价,所以产品可以在未来迎来大规模的应用。

  无机vs有机 安全智能尤为重要

  为了实现软性装置,半导体材料的选用至为关键。无机半导体材料电子移动度高,是有机材料的 10~1,000 倍,可低电压驱动;在空气及水中都较为安定,能进行任何动作;并且已经有利用硅制程集成化的技术。然而缺点在于用结晶成长技术制作几乎不可能实现大面积与低价格,且材料坚硬不适合用在软性装置。

  至于有机半导体材料,不但材质柔软,还可适用于印刷技术,能大面积低价格量产。但缺点则是电子移动度低,必须用高电压驱动;且在空气及水中都不安定。

无机vs有机 

  一部分人建议,通过将无机材料‘纳米化’,可以改善僵硬并缺乏机械柔软性的问题。利用奈米碳管(CNT)电子移动度高、安定性佳、可大量合成的特点,能够制作出性能优异的複合材料。由于奈米材料主要带有负电荷,经由带正电荷的单分子层修饰基板的表面,可实现奈米材料的高密度转印。

  是不是有些深奥,其实简单的说就是有无机材料不可能制造出低价格的可穿戴装置,而有机材料不稳定。相比之下,无机+纳米可以实现低价格的穿戴装置,可穿戴设备也会迎来第二春。

  应用场合百百种 但离量产尚远

  利用无机材料纳米化的技术,能够制造出测量触觉、摩擦及温度的‘电子皮肤’;或是能侦测人体心跳、血糖及含氧量并自动注射药液的‘智能检测’。加上无线传输,还能将检测数据记录至手机或云端。智能穿戴设备可以应用的场合有上百种。

  此外,像是装设在小型救灾机器人上的‘电子触控’,能让机器人穿梭在灾害现场障碍物空隙间,扫描获取情报。而若是能达成大面积轻量化,最实际的应用是设置在交通工具或建筑物上,检测有无形变发生,以预防大型事故。

柔性电池

         不过,智能穿戴产品,在其他任何情况下的时候,这些可穿戴产品都需要额外供电才能生效。这意味着需要用电池之类的东西来驱动它。但在目前的条件下,“电源”可以说是代表着轻柔、舒服、像皮肤这些特质的对立面的元件。

  受限于可穿戴设备狭小的体积,电池容量不足、充电时过热已经成为了行业发展受阻的罪魁祸首。自去年起,国内外有关柔性电池的传闻便源源不断,但现在看来真正有能力解决这一问题还没有真正出现,不过相信这项堪称伟大的技术革命已离我们越来越近。虽然软性穿戴离我们还很遥远,但是足以期待下。

关键字:智能穿戴  柔性电子皮肤

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/article_201610249893.html
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