我們?cè)谫?gòu)物時(shí)，使用智能手機(jī)“掃一掃”，聽(tīng)到“滴”的聲音，結(jié)賬完成。這種靠近讀卡器的射頻（RF）識(shí)別技術(shù)被稱(chēng)為“進(jìn)場(chǎng)信號(hào)技術(shù)”（NFC）。

通常，NFC存在識(shí)別距離短、功率低或需要直接連接終端等問(wèn)題。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能織物相關(guān)技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，可以“變身”傳感器、顯示屏、甚至還能發(fā)電。

近日，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校的工程師發(fā)明了的一種基于NFC原理，無(wú)需電池通信、成本低、高靈活性的高科技智能織物。并且，將進(jìn)場(chǎng)信號(hào)的范圍從傳統(tǒng)的幾英寸擴(kuò)展到約1.2米以上。

該智能織物可“穿”在身上，使汽車(chē)通過(guò)它來(lái)識(shí)別車(chē)主的身份進(jìn)而自動(dòng)啟動(dòng);在醫(yī)療領(lǐng)域，它能將傳感器系統(tǒng)集成在有智能織物的病號(hào)服，持續(xù)地測(cè)量患者的健康數(shù)據(jù)。

相關(guān)論文以《用于近場(chǎng)多體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的紡織集成超材料》為題發(fā)表。

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“穿”在身上的傳感器

目前，在醫(yī)療領(lǐng)域，可穿戴傳感設(shè)備為隨時(shí)監(jiān)測(cè)患者的健康數(shù)據(jù)提供了便利。但是，傳感設(shè)備需要經(jīng)常更換電池，并且這也為醫(yī)護(hù)人員帶來(lái)額外的工作負(fù)擔(dān)。

該團(tuán)隊(duì)的智能織物傳感設(shè)計(jì)受低成本的乙烯基服裝啟發(fā)，通過(guò)提出在智能織物上加入一種簡(jiǎn)便、多功能的磁電感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決這些需求。

并且，該網(wǎng)絡(luò)可以被隨意地設(shè)計(jì)、構(gòu)建和擴(kuò)展，以滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。磁感應(yīng)元件由離散的、平面的和靈活的無(wú)微電子環(huán)組成，其光譜行為穩(wěn)定在人體效應(yīng)下。因此，它們創(chuàng)造了一條可調(diào)節(jié)的力量通信路徑。

“該紡織品制作簡(jiǎn)單，可以與有趣的可穿戴設(shè)計(jì)相結(jié)合。我們希望該技術(shù)不僅設(shè)計(jì)酷炫、價(jià)格便宜，而且還可以減輕現(xiàn)代電子產(chǎn)品給人們生活帶來(lái)的負(fù)擔(dān)?！痹撜撐牡谝蛔髡呙绹?guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)專(zhuān)業(yè)博士阿米雷森·霍杰杰恩說(shuō)。

研究人員將磁感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)集成在紡織面料，用這種方法消除了以往柔性傳感設(shè)備對(duì)復(fù)雜的縫紉技術(shù)和這些方法中所需的導(dǎo)線。這簡(jiǎn)化了制作工藝，并且導(dǎo)線的消除使該智能織物的成本大幅度降低，進(jìn)而為大規(guī)模生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

“希望磁感應(yīng)元件能夠根據(jù)用戶(hù)的要求可擴(kuò)展到不同的頻帶，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序或特定于人員的傳輸?！痹搱F(tuán)隊(duì)表示。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的系統(tǒng)無(wú)需使用電池，能量收集應(yīng)答器減少了用戶(hù)的負(fù)擔(dān)，通過(guò)消除電池和減少內(nèi)存，允許持續(xù)監(jiān)控和最小化節(jié)點(diǎn)大小。

從左至右：該論文通訊作者、UCI電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授彼得·陳及UCI電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)專(zhuān)業(yè)博士阿米雷森·霍杰杰恩

在運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面，使用該智能織物生產(chǎn)的褲子可在監(jiān)測(cè)腿部的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的同時(shí)，跟蹤佩戴者的心率和其他數(shù)據(jù)。如果兩個(gè)人穿著智能織物材料的衣服，通過(guò)通過(guò)簡(jiǎn)單的相互接觸就可與外界進(jìn)行信息的交互或共享，例如字母“high-five”。

多應(yīng)答器、多波應(yīng)答器和紡織集成波導(dǎo)通信。a.襯衫和襯衫末端的頂部和下面的襯衫和褲子。NFC閱讀器從多個(gè)傳感器接收信息，并連接到一個(gè)外部電池：b.人體活動(dòng)的實(shí)時(shí)、短期、低速監(jiān)測(cè)

此外，該團(tuán)隊(duì)使用了一種基于軟件的時(shí)域多址訪問(wèn)（TDMA）方法來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)之間的切換。磁感應(yīng)波通過(guò)導(dǎo)線連接，受控表面?zhèn)鞑ハ诵枰鄠€(gè)近場(chǎng)天線或復(fù)雜的天線切換方案（需要有源微電子學(xué)）。這使得傳統(tǒng)的NFC智能手機(jī)可以作為兼容的閱讀器來(lái)運(yùn)行。

該團(tuán)隊(duì)表示，“穿在褲兜里的NFC閱讀器可以為放置在胸部、腹部、膝蓋和腳踝上的現(xiàn)成傳感器供電?！?h3>滑動(dòng)衣袖即可安全支付

霍杰杰恩指出，“使用這種智能織物，我們將不再需要用鑰匙或單獨(dú)的無(wú)線設(shè)備手動(dòng)解鎖汽車(chē)，佩戴者的衣服將成為打開(kāi)設(shè)施大門(mén)的‘徽章?！?/p>

并且在結(jié)賬時(shí)，通過(guò)這種智能織物，不需要掏出手機(jī)或者銀行卡就可以進(jìn)行信息的識(shí)別，并通過(guò)單次觸摸或滑動(dòng)袖子進(jìn)行安全支付。

該論文通訊作者、UCI電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授彼得·陳解說(shuō)道：“把手機(jī)放在口袋里，也許只要把你的身體跟其他紡織品或閱讀器刷一下，電源和信息就可以從外界傳輸進(jìn)入你的設(shè)備上或從你的設(shè)備上傳輸出去?！保ňC合整理報(bào)道）（編輯/多洛米）