【自供电,还能防水的人机界面问世】在过去几十年中,人机界面(HMI)技术,特别是在可穿戴设备需求的推动下,迅速发展为更小、更轻、更高效、更坚固的形式。今天,我们也有各种自供电HMI,例如使用压电和摩擦电来发电。尽管取得了这些进步,但大多数可穿戴HMI仍然对湿气(如出汗和天气条件)相对缺乏防御能力。

为了解决这个问题,加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院的一个研究团队提出了防水、灵活、低成本皮肤集成人机界面的原型。该装置包括磁弹性传感器阵列,其将环境生物力学运动转换为电信号。他们的研究发表在《应用物理评论》上。

该装置本质上是防水的,生物相容性好,能够将手指按压所产生的力转化为连续的电信号。该团队通过控制音乐播放器和打开和关闭电灯来演示这一点。他们还在各种现实条件下进行了测试,包括喷水、大雨和剧烈体育活动。

由加州大学洛杉矶分校可穿戴生物电子学研究小组的Jun Chen领导的研究人员使用了19世纪60年代发现的磁弹性效应(也称为逆磁约束),描述了机械应力下材料磁化的变化。事实上,目前的研究扩展了该小组早期的工作,证明了软聚合物系统中的磁弹性效应。

Chen表示,传统上能够在刚性金属和金属合金中观察到这种效应的。但2021年,研究人员在其实验室中也观察到了该效应,在一个由大小从微米到纳米的磁铁和聚合物基体组成的软系统中。“与金属和金属合金相比,测量的磁弹性效应增强了五倍。”因此,他们称之为“巨磁弹性效应”。谈到他们目前的工作,他补充道,“我们利用这一发现开发了一种全新的可穿戴人机界面。”

原型是一个4×4厘米的阵列,包括两个组件:多孔硅橡胶基质中的纳米磁体层,将生物力学压力(手指触摸)转化为磁响应;以及图案化液态金属线圈的磁感应层。后者响应磁场变化并发电(电磁感应)。

“通过这种方式,我们的设备以自供电方式工作,”Chen说,“与非自供电的传统HMI设备相比,我们的设备将产生低得多的功耗。”

Chen说,制造磁弹性HMI设备的制造过程非常简单。研究团队使用了3D打印、反向模制工艺和激光图案化等方法,但他补充说,通过探索更经济的微磁体、纳米磁体和聚合物基体材料,或者用适合大规模制造的精细设计的固体导线层替代液态金属线圈层,可以进一步降低成本。

该材料具有柔性、弹性和耐久性,即使在轧制、折叠和拉伸时也能产生稳定的动力。此外,磁场不受设备潮湿的特别影响。它不受高达150%的应变干扰,在1赫兹频率下表现出宽的压力灵敏度和0.2秒的响应时间。这些特性有助于实时控制电子设备。在他们的演示中,研究人员集成了一个带有按钮的电路来操作台灯和音乐播放器。

Chen对这项技术的商业化感兴趣。他说:“由于这些设备柔软、可穿戴且生物相容,因此可以广泛应用于人机界面应用。” 可能的用途包括用于电子皮肤和软致动器的机械敏感电子器件。他还预见了虚拟平台的应用。另一个吸引人的潜在应用是身体运动传感,它可以作为一个自供电的可拉伸应变传感器,捕捉肢体、肌肉的运动和生命体征信号,用于生活方式、健身和健康相关应用,”他补充道。

同时,Chen指出,这项技术背后的基础科学需要更多的基础研究,以便科学家和工程师能够对其属性和物理极限有更深入的理解。他还想研究电压输出:“法拉第定律(说)输出电压与线圈数量和通过线圈的总磁通量的变化成线性比例。因此,研究的一个可能方向是更先进的制造技术,以增加磁机械耦合系数和线圈数量。”

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#2022书影音#
隐入尘烟

9月份,全网都在刷《隐入尘烟》,朋友圈里到处都是复制粘贴的同一段影评,终于我也用一个完整的安静的时间段看完了这部电影。
如果说纪录片《河西走廊》可以让大家了解大西北波澜壮阔、金戈铁马的历史,那么这部电影带大家了解大西北的农民。
大概知道一些背景,了解到电影中除了女主角是海清演的,其他人都是当地农民,导演是张掖高台县人,演员几乎都是他的亲戚,男主是他姨夫,群演都是村里的人,他们只需要本色出演。
因为生长在大西北,跟张掖挨着,电影中的场景都无比熟悉,与其说是电影,倒更像是一部实实在在的农村纪录片,台词很少,都是当地方言,但细节很多很多,想必有过农村生活经历的人一定会深深共鸣。

电影讲了《如何种地》,没看过一部电影把种地拍得如此详细,春耕秋收每一个细节,除草时贵英不小心割掉一株麦苗心疼不已,老四说麦苗也像人一样,各有命数,秋天割麦子捡麦穗,把一捆捆的麦子码到驴车上,打场扬场,还有收玉米;
《如何盖房子》,我第一次见完完整整盖起一座房子,每一块土都是自己制作,在泥土里加入麦秆等,脱模晒干后再一块块垒起来,甚至用滑轮制作了简单的工具来节省力气;
《如何疼媳妇》,说实话我并没有看到“爱情”,只看到村里最穷最被人看不起被边缘化的两个可怜人相互扶持相濡以沫,他们一起用电灯孵小鸡,一起去别人家蹭着看电视,深夜回家路上贵英为老四亮起回家的灯,怀里捂着一遍又一遍凉了的水,夏天贵英得了麦疹一起在水渠里洗澡,下暴雨一起抢救盖房脱好的土块,晚上睡在屋顶上拴在一起的安全感,还有麦子按在手上留下的“花瓣”,贵英不多的台词中大部分都在心疼老四献血,阻止他们不要抽血,这就是他们的“爱情”。

弹幕都在刷“这是啥年代的故事?现在肯定没有这么穷的农村了。”豆瓣中有句影评说得特别好,“当有一天我们不再是缺乏对富有的想象,而是缺乏了对穷人的了解。”这真的很可悲,电影中的故事、电影中的人,就是当下生活在中国农村的农民的样子。
千百年来,农民始终没有逃脱被剥削被利用的命运,他们像电影中那头任劳任怨的驴一样,日复一日劳作着,他们像那根被铲掉的麦苗一样,个人有个人的命数。
仅仅是在我小时候,还有很多农民给别人打长工,我小时候农民还要每年给国家“交公粮”。
当一个人处在这个处境的时候,他可能并不知道自己有多苦,当我们作为“旁观者”从上帝视角看待,就觉得好压抑好心酸。

其实我并不能算是一个地地道道农民的孩子,我那稍微有点头脑的父亲从一开始就不屈服于面朝黄土背朝天,虽然我小学三年级前都在农村生活后转至县城读书,可与我同时长大的农村孩子相比,生活经历完全不一样。
看完这个电影跟我姐姐聊了好多好多,她只大我四岁,却真真切切经历了电影中的几乎所有农活,每一个场景她都无不动容。
她说,电影中的老四、贵英、村民们,就像是看到了我们村里那些人,像是看到了她的父母,看到了爷爷奶奶,他们被生活压弯的腰弓起的背,他们剥削着更穷苦的人也被人剥削,他们嘲笑着村里的老光棍也经常被人嘲笑。

电影中用大量的片段描述人与土地的关系,除了种地盖房,还有老四捡起掉在土里的馍馍,贵英说别吃了都脏了,老四说啥都是土里长出来的,有啥脏不脏。我们每个人和这片土地深深联系,却很少低头审视。
不知道没经历过种地干农活的我的童年,究竟是一种幸运还是一种缺憾。

这部电影毫无悬念是今年最佳,可以封神了。


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