Produktion af mere end 250, 000 chips indlejret i fibre på mindre end et år

I sommeren 2018, et hold ledet af MIT-forskere rapporteret i tidsskriftet Natur at de med succes havde integreret elektroniske enheder i fibre, der kunne bruges i stoffer eller sammensatte produkter som tøj, flyvinger, eller endda sårforbindinger. Fremgangen kunne gøre det muligt for stoffer eller kompositter at fornemme deres miljø, kommunikere, lagre og omdanne energi, og mere.

Forskningsgennembrud tager typisk år at gøre det til endelige produkter - hvis de overhovedet når det punkt. Denne særlige forskning, imidlertid, følger en dramatisk anden vej.

Da det unikke fiberfremstød blev afsløret sidste sommer, medlemmer af Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), en ikke-for-profit i nærheden af ​​MIT, havde allerede udviklet måder at øge gennemløbet og den overordnede pålidelighed af processen. Og, personale hos Inman Mills i South Carolina havde etableret en metode til at væve de avancerede fibre ved hjælp af en konventionel, væv i industriel fremstillingsskala for at skabe stoffer, der kan bruge lys til både at udsende og modtage information.

I dag, mindre end et år efter, at teknologien først blev introduceret til verden, omkring en kvart million halvledende enheder er blevet indlejret i fibre ved hjælp af den patenterede teknologi, og virksomheder som New Balance, VF, Bose, og 3M søger måder at bruge teknologien i deres produkter.

"AFFOA hjælper banebrydende grundforskning med at nå markedsklar skala med hidtil uset hastighed, "siger Yoel Fink, CEO for AFFOA og professor i materialevidenskab og elektroteknik ved MIT. "Spånholdige fibre, som for nylig var et universitetsforskningsprojekt, produceres nu med en årlig hastighed på en halv million meter. Denne skala giver AFFOA mulighed for at engagere snesevis af virksomheder og accelerere produkt- og procesudvikling på tværs af flere markeder samtidigt."

Fink siger, at AFFOAs arbejde frigiver en "Moores lov for fibre, "hvor fibrenes grundlæggende funktioner vil vokse eksponentielt i de kommende år, giver virksomheder mulighed for at udvikle værdiskabende stof- og kompositprodukter og -tjenester. "Spånholdige fibre giver en reel udsigt til, at stoffer bliver den næste grænse inden for beregning og kunstig intelligens, " han siger.

Så kimen til stofinnovation

I 2015 MIT-præsident L. Rafael Reif opfordrede til dannelse af offentlig-private partnerskaber, han kaldte "innovationsplantager, " at reducere den tid, det tager nye ideer at få indflydelse på samfundet. han ønskede at gøre håndgribelige innovationer lige så nemme at implementere og teste som digitale.

Senere samme år, AFFOA blev dannet af MIT og andre nøglepartnere for at acceptere Reifs udfordring og drage fordel af de seneste gennembrud inden for fibermaterialer og tekstilfremstillingsprocesser.

"Kløften mellem hvor forskningen slutter og produktet begynder er den såkaldte dødsdal, " siger Fink. "Præsident Reif introducerede konceptet med frugtplantager for innovation som en måde for os, som universitet, at organisere disse samarbejdscentre for teknologi for at hjælpe med at bygge bro mellem grundforskning til markedsindgangspunktet."

I 2016 AFFOA blev udvalgt af den føderale regering til at fungere som det nye revolutionære fiber- og tekstilfremstillingsinnovationsinstitut, modtager mere end $75 millioner i statsstøtte og næsten $250 millioner i private investeringer for at støtte USA-baserede, højvolumenproduktion af disse nye teknologier.

Siden da, hastighed har været i højsædet hos AFFOA. Da MIT og andre forskningsenheder har avanceret området, AFFOA har hjulpet med at lette pilotproduktionen af ​​disse sofistikerede tekstiler og stoffer, så virksomheder kan engagere forbrugerne med små partier af avancerede stofprodukter, eller prototyper, på en måde, der ligner, hvordan softwarevirksomheder udruller minimalt levedygtige produkter for hurtigt at indsamle feedback fra kunder og forbrugere.

Stoffer med softwarens hastighed

Et nøgleelement i softwarens succes har været evnen til hurtigt at prototype og teste produkter med målkunden. Håndgribelige produkter, på den anden side, opleve en meget sværere vej til forbrugerne, og stoffer er ingen undtagelse. Årsagen til dette er fraværet af effektive prototypemekanismer i stor skala.

For at gøre det muligt for stofprodukter at bevæge sig hurtigere til markedet, AFFOA har skabt et nationalt prototyping-netværk med snesevis af indenlandske producenter og universiteter, gør det muligt hurtigt at teste avancerede stofprodukter direkte med kunderne.

Prototyping-netværket forfølger i øjeblikket aktivt mere end 30 projekter, kaldet MicroAwards, med industrien og den akademiske verden designet til at inkorporere de seneste fremskridt inden for fibre og tekstiler i massefremstillingsprocesser. Industri og akademiske deltagere er forpligtet til at operere inden for korte tidsrammer, typisk 90 dage eller mindre og fordelt på to ugers spurter.

For eksempel, Teufelberger, en producent af reb placeret i Fall River, Massachusetts, arbejder sammen med AFFOA om at integrere avancerede fibre i deres flettede reb. Rebene kan hjælpe klatrere eller dykkere med at kommunikere eller gemme information om, hvordan rebet blev brugt.

I slutningen af ​​maj, AFFOA vil udrulle på Augmented Reality Expo en stof augmented-reality-oplevelse, der vil give konferencedeltagere mulighed for at forbinde med hinanden ved hjælp af AFFOAs stof LOOks-system.

Stoffet for iværksætteri og uddannelse

AFFOA har også indgået et partnerskab med skoler som Fashion Institute of Technology i New York og Greater Lawrence Technical School, hvor eleverne lærer at designe og lave avancerede chipholdige fibre, samt andre færdigheder i forbindelse med fremstilling af avancerede funktionelle stoffer og de produkter, der kommer frem af dem.

Derudover over 30 iværksættere har arbejdet på at etablere startups omkring avancerede stoffer som en del af det avancerede stof-entreprenørskabsprogram, der administreres af AFFOA i samarbejde med Venture Mentoring Service på MIT.

AFFOA er i øjeblikket ved at evaluere mulighederne for at rejse en investeringsfond dedikeret til at finansiere startups i den avancerede stofsektor.

Til Fink, AFFOAs arbejde handler om at dreje stof, et gammelt, men stort set uændret materiale, til en ny platform for innovation.

"Stof indtager en meget betydelig ejendom, overfladen af ​​vores kroppe, og alligevel gør vi ikke meget med den fast ejendom – den er underudviklet, " siger Fink. "AFFOA sætter scenen for en stofrevolution ved at tillade disse ældgamle former at blive højteknologiske og levere værdiskabende tjenester i de kommende år."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.