無需電(diàn)池!用(yòng)3D打印塑料控制(>'zhì)電(diàn)子(zǐ)設備,還(hái)能(néng)監測☆&用(yòng)量和(hé)自(zì)動購(gòu)物(wù)
通(tōng)常來(lái)說(shuō),×∞$±一(yī)個(gè)設備要(yào)與另">≥一(yī)個(gè)設備實現(xiàn)無線通(tō§↕&ng)信,其內(nèi)部就(jiù)必須具有(y Ω ǒu)基本電(diàn)子(zǐ)設備和(hé'♥&)電(diàn)源,這(zhè)是(shì)目前所有(yǒu)電(diσ<$àn)子(zǐ)設備無線通(tōng)信的(de)必備要(yào)素。
最近(jìn),華盛頓大(dà)學的(de)研究•≈人(rén)員(yuán)設計(jì)了(le)一(y☆ ∞↓ī)種方法,使用(yòng)3D打印塑料來(lái)創建無需電(dià≠δ'n)池或電(diàn)子(zǐ)設備就(jiù)能(néng)與智能(β✘$néng)手機(jī)或其他(tā)接入Wi-Fi的(de)設備通(t¥π✔÷ōng)信。比如(rú),我們可(kě)以用(yònφ g)一(yī)塊3D打印塑料控制(zhì≈£)空(kōng)調,再也(yě)不(bù)需要(yào)定期更換電(di ↑àn)池。
這(zhè)項研究建立在華盛頓大(dà)學2014年(nián∏)一(yī)項研究基礎上(shàng),當時(shí)另∏ 一(yī)個(gè)研究小(xiǎo)組使用(yòng)了(le)無電(di©™&àn)池芯片,設備通(tōng)過Wi-F♣₹↑i反向散射技(jì)術(shù),調制(zhì)其所在空(kōng)間(j≈♣βiān)中的(de)Wi-Fi信号的(de)反射強度來(¶♦₹ lái)進行(xíng)通(tōng)信。
反向散射(backscatter)指波、粒∞↑子(zǐ)或信号從(cóng)它們射來(lái)的(de)方向反射回δ₩↓去(qù)的(de)過程,是(shì)近(jìn)年(nián)來(lái≠)興起的(de)新技(jì)術(shù),通(tōng)過該技✘ (jì)術(shù),設備可(kě)以通(tōng)過天✘α∑δ線反射傳輸到(dào)它上(shàng)面的(de)信号,從(cón©∏g)而實現(xiàn)通(tōng)信功能(n"←φéng)。
現(xiàn)有(yǒu)Wi-Fi反向散射系<∑統任然需要(yào)多(duō)個(gè)電(diàn¶ ♥)子(zǐ)組件(jiàn),包括可(kě)以在反射和(hé)非反射狀态之間(≈&jiān)切換的(de)射頻(pín)開(kāi)關、控制(zhìΩ)開(kāi)關以及為(wèi)所有(yǒu)這(zhè)些(xiē)電(d←€&iàn)子(zǐ)組件(jiàn)供電(diàn)的(de)電(σ÷diàn)源等部件(jiàn)。
在這(zhè)項最新的(de)研究中,華盛頓大(dà)學研究團隊已經β←将這(zhè)種Wi-Fi反向散射技(jì)術(s♦÷®$hù)應用(yòng)于3D幾何圖形,并使用(yòng)商用(yòng)3↑αD打印機(jī)制(zhì)造易于打印的(de)無線設備。
研究人(rén)員(yuán)目前已經提供了(le)3種應用 ¶₩±(yòng)模型,包括一(yī)個(gè)控制(zhì)音(yīn)樂(yu®" £è)音(yīn)量的(de)無電(diàn)池滑塊αγ★,一(yī)個(gè)從(cóng)電(diàn)子(zǐ)商務網站→ (zhàn)自(zì)動訂購(gòu)更多(duō)玉 α↕米片的(de)按鈕,以及一(yī)個(gè)可'×♥(kě)以監測漏水(shuǐ)并向手機(jī)發送警報(bào)&∏的(de)傳感器(qì)。
圖源:Kiyomi Taguchi / 華盛頓±↔大(dà)學
研究人(rén)員(yuán)發布的(de)演示圖,通<₽(tōng)過旋轉塑料按鈕控制(zhì)網頁浏覽
領導此項研究的(de)華盛頓大(dà)學副教授希亞姆·戈拉柯∑♠₹塔(Shyam Gollakota)表示,&ldqu÷ o;我們将機(jī)械運動轉化(huà)☆αγδ為(wèi)天線反射以傳遞數(shù)據。&rdq←uo;
為(wèi)了(le)确保塑料物(wù)體(tǐ)能(néng)夠反射無線™§←信号,研究人(rén)員(yuán)采用(yòng)了(l♠€✔≤e)具有(yǒu)導電(diàn)特性的(de)♦αγ♥複合塑料細絲,其中帶有(yǒu)銅和(hé)↓∞石墨烯碎屑。
“這(zhè)允許我們使用(yòng)現(xiàn)成→£≥的(de)3D打印機(jī)打印這(zhè)些(xiē)材料,當環↓×←δ境中有(yǒu)周圍的(de)Wi-Fi信号時(shí),這(zh≤±€è)些(xiē)塑料物(wù)體(tǐ)可(kě)以使用(yòng)這(zh™§£è)些(xiē)複合塑料材料來(lái)反射信号。&rdq®α><uo;
材料有(yǒu)了(le),為(wèi)了(le)實現(xiàn)設備→•¶間(jiān)的(de)數(shù)據交流,研究人(rén)員(y≥ ♣uán)巧妙的(de)利用(yòng)齒輪來(↔₽lái)代表二進制(zhì)編碼(0和(hé)1),用(yòng)齒輪上(s§•hàng)有(yǒu)無齒來(lái)表示0和(hé)1。π¶
圖源:Kiyomi Taguchi / 華盛頓大(d₽®Ωà)學
這(zhè)項技(jì)術(shù)的(de)運用(yòng)£∞"§不(bù)隻是(shì)用(yòng)塑料控制(zhì)聯網σγ★設備,通(tōng)過采集和(hé)交流數©≠♠(shù)據,可(kě)以實現(xiàn)更多(duō)功能(♥±néng)。
比如(rú),在此前研究人(rén)員(yuán)公布的(©₹₽δde)演示中,通(tōng)過用(yòng)這(zhè)一×↔(yī)3D打印塑料制(zhì)作(zuò)的(de)洗衣液瓶蓋,可(kě)以≥§自(zì)動檢測瓶中洗衣液的(de)剩餘量并向手機(Ω€↑βjī)發送通(tōng)知(zhī),通(tōng)過→α ♠進一(yī)步設置,甚至可(kě)以實現(xiàn)÷≥自(zì)動在網上(shàng)購(gòu)買新的(de)洗₹π衣液。
這(zhè)一(yī)演示顯示出其可(kě)行(xíng)性↕βδ,在其他(tā)方面,比如(rú)醫(yī ®)療,這(zhè)種技(jì)術(shù)可(kě)以幫助患者實現(xi♠•'αàn)自(zì)動監測藥物(wù)剩量和(hé)自(zì)動購(gòu)買功能β≈φ(néng)。考慮到(dào)Wi-Fi目前•≠₽的(de)普及率,這(zhè)一(yī)技(jì)★™αδ術(shù)的(de)實現(xiàn)環境可(kě)以說(shuō)α₩•←已經成熟,不(bù)過投入商業(yè)使用(yòng)可(kě)能(nénσ₽₩g)還(hái)需要(yào)一(yī)段時(shí)間(jiā ₹<n)。