Merevolusi Wearable: Power Suit Baru untuk Pemantauan Kesehatan dan Pembangkitan Energi
Apakah Anda tahu bahwa integrasi nanomaterial, manufaktur dan kain pakaian sedang di ambang menciptakan “power suit” wearable baru yang dapat membantu memantau pasien atau menghasilkan energi — di antara kemungkinan tak terhitung lainnya?
Empat Manufacturing USA Institutes dalam kolaborasi dengan NIST MEP Centers memainkan peran vital di industri ini dan rantai pasokan afiliasinya dengan menarik pada pengembangan komersial dan teknis yang dapat dengan cepat diterapkan di bidang baru ini.
Saat perkembangan nanomaterial berlanjut dengan cepat, lebih banyak aplikasi diidentifikasi yang melibatkan integrasi perangkat teknologi tinggi dengan produk berusia ratusan tahun. Salah satu aplikasi ini di industri pakaian adalah tren baru yang dikenal sebagai Power Suits.
Energy Harvesting
Energy harvesting adalah proses di mana energi diperoleh dari sumber eksternal (misalnya, tenaga surya, energi termal, energi angin, gradien salinitas, dan energi kinetik, juga dikenal sebagai energi ambien), ditangkap, dan disimpan untuk perangkat nirkabel otonom kecil, seperti yang digunakan dalam elektronik wearable dan jaringan sensor nirkabel. Pada tingkat mikro- dan milli-amp, praktik ini terus mendapatkan pentingnya saat perangkat dikembangkan dengan kebutuhan daya yang sangat rendah. Ini adalah area minat bagi sektor pakaian secara khusus karena berkaitan dengan mentransfer “gerakan” menjadi energi.
Aplikasi potensial di industri ini dapat mengubah hidup.
Deteksi jatuhnya seorang lansia, menyediakan daya untuk pacemaker atau implant lain, dan menyematkan perangkat GPS ke dalam pakaian untuk pendaki atau untuk melokasi pasien Alzheimer yang kebingungan adalah beberapa kemungkinan1. Transfernya didasarkan pada dua fenomena yang well-known: efek piezoelektrik dan efek triboelektrik. Efek piezoelektrik mengkaitkan sinyal listrik dan gaya mekanis, sementara efek triboelektrik melibatkan pengumpulan muatan berlawanan pada dua bahan yang berbeda setelah bahan-bahan tersebut bersentuhan satu sama lain.
Peran Manufacturing USA Institutes dan MEP Centers
Power Suits dan pakaian canggih teknis lainnya memerlukan pengembangan komersial dan teknologi dari empat area yang sangat terintegrasi: sensor fleksibel, penggunaan data “smart,” elektronika daya dan kain. Ini adalah antara area fokus teknologi dari beberapa Manufacturing USA Institutes yang baru didirikan:
Misi PowerAmerica adalah untuk mengembangkan proses manufaktur canggih yang akan memungkinkan produksi skala besar dari semiconductor wide bandgap (WBG), yang memungkinkan komponen elektronik menjadi lebih kecil, lebih cepat dan lebih efisien daripada semiconductor yang terbuat dari silikon.
NEXTFLEX berfokus pada mengembangkan era baru dalam manufaktur elektronika hibrid fleksibel (FHE) dengan memaksa ekosistem FHE AS untuk komersialisasi teknologi melalui investasi dalam skala bahan FHE, pemrosesan perangkat tipis, pencetakan dan kemasan terintegrasi perangkat/sensor, alat desain sistem, dan pengujian serta pemodelan keandalan.
Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute menggabungkan konsorsium hampir 200 mitra dari seluruh akademisi, industri, dan nirlaba, dari lebih dari 30 bagian negara, untuk memacu kemajuan dalam sensor canggih dan kontrol proses digital yang dapat secara radikal meningkatkan efisiensi manufaktur canggih AS.
Organisasi nirlaba nasional yang didukung oleh industri, akademisi, pemerintah, dan venture capital, Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) Institute akan mempercepat komersialisasi kain yang sangat fungsional. Ini mencakup kemajuan terbaru dalam bahan serat dan proses manufaktur yang segera akan memungkinkan kami merancang dan memproduksi kain yang melihat, mendengar, merasakan, berkomunikasi, menyimpan dan mengonversi energi, mengatur suhu, memantau kesehatan dan mengubah warna — fajar dari “revolusi kain.”
Unsur kunci untuk implementasi dan adopsi teknologi baru ini dengan produsen di seluruh AS adalah Embedding MEP in Manufacturing USA Institutes Pilot Projects yang dimulai pada 2016. Beberapa tujuan utama pilot adalah untuk:
mempertingkat kesadaran produsen kecil AS terhadap area fokus dan sumber daya Manufacturing USA Institute;
memastikan keterlibatan produsen kecil AS dalam proses dan kegiatan yang terkait dengan memberikan dan mengembangkan agenda riset Institutes;
mempertingkat partisipasi produsen kecil AS dalam riset Manufacturing USA Institute; dan
memastikan transisi hasil riset Institute ke produsen kecil AS untuk implementasi.
Hanya Awalnya
Perkembangan power suit hanya menggores permukaan kemajuan yang mungkin dengan integrasi fenomena fisik, nanomaterial dan adopsi teknologi baru. Produksi komersial untuk produk canggih, seperti ini, memerlukan rantai pasokan yang mengintegrasikan perkembangan dan proses teknologi baru. Melalui kolaborasi Manufacturing USA Institutes dan MEP centers, produsen akan dapat mengakses pasar yang mungkin tidak dapat diakses sebelumnya, sambil membawa produk inovatif baru ke konsumen.
Jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang perkembangan ini, harap hubungi Pusat MEP lokal Anda atau kantor pusat NIST MEP di 301-975-0413.
1. “Nanotechnology could bring us a whole new “power suit”, CEN.ACS.ORG, January 16, 2017, P15-17.
