动力套装：不只是为了工作

您是否知道纳米材料、制造和服装面料的整合正处于打造全新可穿戴“动力套装”的风口浪尖，以帮助监测患者或产生能量——以及无数其他可能性？

四个美国制造研究所与 NIST MEP 中心合作，利用可快速应用于这一新领域的商业和技术发展，在该行业及其附属供应链中发挥着至关重要的作用。

随着纳米材料的发展继续加速，更多的应用被确定，涉及高科技设备与数百年历史的产品的集成。服装行业的这些应用之一是一种称为 Power Suits 的新趋势。

能量收集

能量收集是从外部来源（例如太阳能、热能、风能、盐度梯度和动能，也称为环境能量）获取能量、为小型无线自主设备捕获和存储能量的过程，比如可穿戴电子产品和无线传感器网络中使用的那些。在微安和毫安级别，随着设备的开发功率要求非常低，这种做法变得越来越重要。这是服装行业特别感兴趣的领域，因为它涉及将“运动”转化为能量。

该行业的潜在应用可能会改变生活。

检测老年人跌倒、为心脏起搏器或其他植入物供电、将 GPS 设备嵌入徒步旅行者的衣服或定位迷失方向的阿尔茨海默氏症患者都是一些可能性1。这种转移基于两个众所周知的现象：压电效应和摩擦电效应。压电效应将电信号和机械力相互联系起来，而摩擦电效应涉及一旦材料彼此接触，就会在两种不同的材料上收集相反的电荷。

美国制造机构和 MEP 中心的作用

动力套装和其他技术先进的服装需要四个高度集成的领域的商业和技术发展：柔性传感器、“智能”数据利用、电力电子和织物。这些是以下最近成立的美国制造研究所的技术重点领域：

PowerAmerica 的使命是开发先进的制造工艺，以实现宽带隙 (WBG) 半导体的大规模生产，使电子元件比硅制成的半导体更小、更快、更高效。

NEXTFLEX 专注于通过在 FHE 材料放大、薄型设备加工、设备/传感器集成印刷和封装、系统设计方面的投资，促进美国柔性混合电子生态系统将技术商业化，从而开创柔性混合电子 (FHE) 制造的新时代工具，以及可靠性测试和建模。

清洁能源智能制造创新研究所汇集了来自 30 多个州的来自学术界、工业界和非营利组织的近 200 个合作伙伴，以推动智能传感器和数字过程控制的进步，从而从根本上提高美国的效率先进制造。

美国高级功能性织物 (AFFOA) 研究所是一个由工业、学术界、政府和风险投资支持的全国性非营利组织，将加速高功能性织物的广泛商业化。这包括最近在纤维材料和制造工艺方面的突破，这些突破将使我们很快能够设计和生产具有视觉、听觉、感知、交流、储存和转换能量、调节温度、监测健康和变色的织物——“织物革命的曙光” ”。

在美国各地的制造商中实施和采用这些新技术的一个关键要素是在 2016 年开始的美国制造业研究所试点项目中的嵌入 MEP。该试点的一些主要目标是：

• 提高美国小型制造商对美国制造协会重点领域和资源的认识；
• 确保美国小型制造商参与与为研究所的研究议程提供信息和制定相关的流程和活动；
• 增加美国小型制造商对美国制造研究所研究的参与；和
• 确保研究所的研究成果转移到美国的小型制造商手中。

才刚刚开始

随着物理现象、纳米材料和新技术采用的整合，动力套装的发展几乎没有触及可能的进步的表面。诸如此类的最先进产品的商业生产需要整合新技术开发和流程的供应链。通过 Manufacturing USA Institutes 和 MEP 中心的合作，制造商将能够进入原本无法进入的市场，同时为消费者带来创新的新产品。

如果您有兴趣了解有关这些发展的更多信息，请联系您当地的 MEP 中心或 NIST MEP 总部，电话 301-975-0413。

^1. “纳米技术可以为我们带来全新的“动力套装”，CEN.ACS.ORG，2017 年 1 月 16 日，P15-17。