Programmierbare Glasfaser liefert Strom und überträgt Daten

Es wurde eine programmierbare Faser entwickelt, die Daten von Militäruniformen übertragen konnte. Die Faser könnte Strom erzeugen, wichtige Informationen über die Physiologie und Umwelteinflüsse des Trägers liefern, einem Team seinen Standort mitteilen und jemanden warnen, wenn er sich eine Verletzung zuzieht. Letztendlich könnten Uniformen mit dieser Technologie Sensoren mit Strom versorgen, die gesammelten Daten speichern und analysieren und Daten an externe Quellen übertragen.

Die Forscher platzierten Hunderte von quadratischen digitalen Siliziumchips im Mikromaßstab in einer Vorform, die eine Polymerfaser erzeugte. Durch die präzise Steuerung des Polymerflusses schufen sie eine Faser mit kontinuierlicher elektrischer Verbindung zwischen den Chips über eine Länge von mehreren zehn Metern.

Bis jetzt waren elektronische Fasern analog und trugen ein kontinuierliches elektrisches Signal statt digital, wo diskrete Informationsbits in Nullen und Einsen kodiert und verarbeitet werden können.

Die Faser selbst ist dünn und flexibel und kann durch eine Nadel geführt, in Stoffe eingenäht und mindestens 10 Mal gewaschen werden, ohne zu zerfallen. Die digitale Faser könnte den Kontext verborgener Muster im menschlichen Körper für die Überwachung der körperlichen Leistungsfähigkeit, medizinische Schlussfolgerungen und die Früherkennung von Krankheiten aufdecken.

Eine digitale Faser kann auch viele Informationen im Speicher speichern. Die Forscher konnten Informationen auf die Faser schreiben, speichern und lesen, darunter eine 767-Kilobit-Vollfarb-Kurzfilmdatei und eine 0,48-Megabyte-Musikdatei. Die Dateien können zwei Monate ohne Strom aufbewahrt werden.

Die Faser enthält außerdem innerhalb des Faserspeichers ein neuronales Netzwerk mit 1.650 Verbindungen. Nachdem sie es um die Achselhöhle eines Hemdes genäht hatten, verwendeten die Forscher die Faser, um 270 Minuten lang Daten zur Körpertemperatur einer Person zu sammeln, die das Hemd trug, und analysierten, wie diese Daten mit verschiedenen körperlichen Aktivitäten korrelierten. Anhand dieser Daten trainiert, war die Faser in der Lage, mit 96-prozentiger Genauigkeit die Aktivität zu bestimmen, an der die Person, die das T-Shirt trug, teilnahm.

Die Fasern könnten Soldaten in Echtzeit auf gesundheitliche Veränderungen wie eine Atemwegsverschlechterung oder einen unregelmäßigen Herzschlag aufmerksam machen und sie warnen oder Muskelaktivierungs- oder Herzfrequenzdaten während Trainingsübungen liefern. Sie könnten auch Daten über alle Toxine liefern, denen Soldaten ausgesetzt sind, wie lange sie exponiert sind, und alle Auswirkungen überwachen, die diese Toxine auf ihre Physiologie haben.

Die Faser wird von einem kleinen externen Gerät gesteuert, daher wird der nächste Schritt darin bestehen, einen neuen Chip als Mikrocontroller zu entwerfen, der innerhalb der Faser selbst angeschlossen werden kann.