스마트 섬유를 위한 초박형 반도체 섬유 개척

웨어러블 기술의 획기적인 성과는 싱가포르 난양기술대학교(NTU Singapore)의 실험실에서 나왔으며, 과학자들은 직물에 매끄럽게 통합되는 초박형 반도체 섬유를 개발하여 일반 섬유를 스마트 전자 제품으로 혁신했다.

이러한 혁신의 원동력은 안정적인 신호 전송에 중요한 유연하고 결함 없는 재료에 대한 요구에서 비롯되었다. 전통적인 제조 방법은 종종 응력으로 인한 균열과 변형을 초래하여 성능과 확장성을 방해했다. 이 문제를 극복하기 위해 NTU 과학자들은 제조 중 응력 요인을 식별하기 위해 엄격한 모델링 및 시뮬레이션을 수행하여 재료와 생산 기술을 세심하게 선택했다.

실리카 유리관이 있는 실리콘 반도체 코어와 알루미노실리케이트 유리관이 있는 게르마늄 코어와 같은 일반적인 반도체 재료와 합성 재료의 전략적 조합을 통해 연구팀은 전례 없는 성공을 거두었다. 열 안정성, 전기 전도성 및 광학 호환성을 고려하여 선택된 이러한 소재는 정밀한 제조 공정을 거쳐 유연성과 기능성을 유지하면서 머리카락이 얇고 결함이 없는 놀라운 길이의 섬유를 만들었다.

실험실 테스트 결과 전체 가시광선 스펙트럼에 대한 응답성과 최대 350kHz의 대역폭으로 강력한 신호 전송 기능을 자랑하는 이러한 반도체 섬유의 탁월한 성능이 밝혀졌다. 중요한 것은 이 섬유가 기존 섬유보다 30배 더 큰 인성을 나타내어 엄격한 세탁성 테스트 후에도 내구성을 보장한다는 것이다.

실제 응용 분야에서 반도체 섬유로 짠 스마트 셔츠와 같은 프로토타입은 웨어러블 정보 허브 역할을 하여 박물관이나 미술관에서 착용자에게 실시간 업데이트를 제공한다. 한편, 반도체 섬유가 내장된 손목 밴드를 특징으로 하는 스마트워치는 신체 활동 중 심박수를 모니터링하는 유연한 센서로 작동하여 기존 디자인에 비해 뛰어난 편안함과 신뢰성을 제공한다.

이 프로젝트에 참여한 연구원인 Li Dong 박사는 기존 섬유 산업 기계와 섬유 제조 방법의 호환성을 강조하여 웨어러블 전자 제품에서 반도체 섬유의 대규모 생산 및 광범위한 채택을 촉진했다.

NTU 연구원들은 다양한 사회적 요구를 해결하고 웨어러블 기술의 발전을 촉진하는 다목적 솔루션을 만드는 것을 목표로 반도체 섬유의 응용 분야를 확장하기 위해 새로운 재료와 중공 코어 모양을 탐색하고 있다.

초박형 반도체 섬유의 개발은 웨어러블 전자 제품 분야에서 중요한 이정표를 세웠으며, 학제 간 협업과 혁신적인 엔지니어링의 전형을 보여준다. NTU 과학자들은 스마트 텍스타일에 대한 새로운 가능성을 열었을 뿐만 아니라 보다 연결되고 반응이 빠른 미래를 위한 토대를 마련했다. 제조사 Impact Lab