스마트 전자 피부의 기판 재료로 금속 직물이 선택되는 이유는 무엇인가요? 우수한 전도성 골격의 이점

금속 직물은 스마트 신발 전자 피부의 이중 목적 "전도성 골격" 역할을 하기 때문에 선택됩니다. 이 재료는 유연한 지지 기판과 고성능 전극 역할을 동시에 수행하여 착용자의 편안함을 희생하지 않으면서 기계적 움직임을 효율적으로 전기 데이터로 변환할 수 있습니다.

금속 직물의 핵심 장점은 높은 전기 전도성과 통기성 있는 격자 구조를 결합하는 능력에 있습니다. 이 독특한 아키텍처는 전자 피부가 움직임으로 생성된 전하를 포착하는 동시에 일상 신발에 통합될 만큼 가볍고 내구성이 뛰어나도록 보장합니다.

금속 직물의 이중 역할

기존 전자 제품에서는 기판과 전극이 별도의 구성 요소인 경우가 많습니다. 금속 직물은 구조적 베이스와 능동 감지 요소 역할을 모두 수행하여 이러한 중복성을 제거합니다.

이러한 통합은 전자 피부의 전체 두께를 줄입니다. 신발의 경우 신발의 원래 느낌과 착용감을 유지하는 것이 사용자에게 우선 순위이므로 더 얇은 프로파일이 필수적입니다.

이 직물은 전체 센싱 시스템의 "전도성 골격" 역할을 합니다. 고유한 전도성은 전기 신호가 스마트 피부 표면을 방해 없이 흐르도록 보장합니다.

연속적인 전도 경로를 제공함으로써 이 직물은 압력 및 움직임의 더 정확한 매핑을 가능하게 합니다. 이는 인간의 움직임 패턴을 지능적으로 인식하는 데 더 높은 충실도를 제공합니다.

금속 직물은 웨어러블 응용 분야에 필수적인 독특한 격자 모양의 아키텍처를 특징으로 합니다. 이 디자인은 우수한 통기성을 제공하여 신발과 발 사이의 열과 습기 축적을 방지합니다.

이 격자는 또한 상당한 광 투과율을 허용합니다. 신발에서는 부차적이지만, 이 기술이 의류 또는 미적 웨어러블 인터페이스로 확장될 때는 이 속성이 중요합니다.

단단한 PCB 재료와 달리 금속 직물은 본질적으로 유연합니다. 신발 밑창과 의류 표면의 복잡한 곡선에 균열 없이 또는 전도성을 잃지 않고 맞출 수 있습니다.

이러한 기계적 유연성은 전자 피부가 격렬한 활동 중에도 원활하게 부착되도록 보장합니다. 발과 함께 움직여 시간이 지남에 따라 박리 또는 기계적 고장의 위험을 줄입니다.

스마트 전자 피부는 종종 신호 생성(마찰 전기 효과)을 위해 마찰에 의존합니다. 금속 직물의 우수한 전도성은 이러한 전하가 최소한의 손실로 수집되도록 보장합니다.

효율적인 전하 수집은 더 높은 신호 대 잡음비로 직접 이어집니다. 이를 통해 기본 소프트웨어는 의도적인 움직임과 배경 간섭을 더 쉽게 구별할 수 있습니다.

마찰 기반 전하를 명확한 전기 신호로 변환함으로써 금속 직물은 정교한 모션 추적을 가능하게 합니다. 이는 기계 학습 알고리즘이 걷기, 달리기 또는 보행 이상을 식별하는 데 필요한 원시 데이터를 제공합니다.

전도성이 높지만 특정 금속 직물은 땀과 습기에 노출될 때 산화되기 쉬울 수 있습니다. 재료에 제대로 코팅하거나 처리하지 않으면 민감도가 점차 감소할 수 있습니다.

고품질 금속 직물, 특히 은 또는 특수 합금을 사용하는 직물은 탄소 기반 대안보다 비쌀 수 있습니다. 디자이너는 극도의 전도성 요구와 대량 시장 신발의 총 재료비를 균형 있게 고려해야 합니다.

금속 직물을 선택하려면 특정 환경 및 데이터 요구 사항을 이해해야 합니다.

고충실도 모션 데이터가 주요 초점이라면: 모든 마찰 전하가 캡처되도록 가장 높은 전도성 등급의 금속 직물을 우선적으로 고려하십시오.
장기적인 착용자 편안함이 주요 초점이라면: 통기성과 유연성을 극대화하기 위해 더 넓은 격자 간격의 금속 직물을 선택하십시오.
가혹한 조건에서의 내구성이 주요 초점이라면: 금속 직물이 습기에 대한 성능을 유지하기 위해 보호용 산화 방지 코팅으로 처리되었는지 확인하십시오.

금속 직물을 전도성 골격으로 활용하면 착용감이 뛰어난 것만큼 반응성이 뛰어난 스마트 신발 시스템을 만들 수 있습니다.

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Jinjie Xu, Yongai Zhang. Intelligent recognition of human motion using an ingenious electronic skin based on metal fabric and natural triboelectrification. DOI: 10.1007/s40843-023-2758-7

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