В гипотетическом далеком-далеком будущем, больше не нужно доставать телефон из кармана, чтобы ответить на сообщение или переключить трек. Достаточно коснуться рукава свитера. Именно к этому, по мнению исследователей из Сингапура, движется взаимодействие человека с техникой. Они разработали электронную ткань, в которую можно вплести полноценный графический интерфейс, и такой материал даже можно стирать в машинке.
Что сделали исследователи
Группа ученых под руководством инженера-исследователя Сингапурского национального университета Фу Хэна разработала электронные волокна, из которых можно ткать или вязать одежду с интерактивным интерфейсом.
В демонстрации человек взаимодействует с вычислительными устройствами через рукав свитера. На фотографиях видно, как ткань отображает графику и реагирует на прикосновения.
Сами авторы описывают свой подход как переход от гибких панелей к «поистине текстильным архитектурам». По их словам, это закладывает основу для тканей, которые визуализируют, ощущают, передают данные и вычисляют так же естественно, как одежда, которую мы носим.
Как это устроено
Основой технологии стали электронные волокна со светодиодами и датчиками касания. Ключевая задача — сделать волокно, которое одновременно проводит сигналы, светится и реагирует на нажатия.
Сначала берется тонкая медная проволока. Лазером с нее снимают изоляцию в определенных точках, обнажая металл. К этим участкам прикрепляют светоизлучающие чипы, и получают электрический контакт. Таким способом удалось подключить тысячи чипов к проволоке с высокой точностью.
Затем волокно помещают в прозрачную пластиковую трубку. Чтобы сделать его чувствительным к давлению, в продольный канал трубки добавляют две полосы сжимаемого проводящего полимера. Когда на ткань нажимают, полимер меняет сопротивление, это и есть сигнал касания.
Исследователи научились делать волокна длиной до 10 метров. Они достаточно тонкие и гибкие, чтобы их можно было вплести в ткань или прикрепить к ней. Кроме того, в волокно можно добавить периферию: микрофон, динамик, датчик температуры и датчик освещенности.
Что умеет такая ткань
В рукав свитера можно встроить интерактивный интерфейс с воспроизведением аудио и видео, беспроводным обменом данными, вычислениями и динамической графикой.
Из 54 таких нитей исследователи собрали экран. Он позволяет просматривать фотографии, воспроизводить видео и управлять приложениями. В одежду также встроили микрофон, динамик и датчики движения, температуры, освещенности. Устройство поддерживает голосовые команды и беспроводную передачу данных.
Прочность тоже впечатляет, ткань выдерживает 50 щадящих стирок в машинке и 1000 циклов сгибания без потери функциональности. Это отличие от многих носимых устройств, которые боятся воды и механических нагрузок.
Функциональность встроена непосредственно в волокно, из которого потом собирается ткань. Если волокна окажутся совместимы со стандартными промышленными процессами ткачества, вязания и вышивки, это откроет путь к производству многофункциональных электронных текстилей практически любой формы и размера.
К тому же, эта работа приближает людей к замене жестких дисплеев полностью интегрированными носимыми интерфейсами. Однако интерактивные возможности продемонстрированного интерфейса пока относительно просты, их можно сравнить с ранними смартфонами и планшетами. Это скорее доказательство концепции, чем готовый продукт.
К тому же управляющие микроконтроллеры подключаются к волокнам через кабели, а питание обеспечивают внешние аккумуляторы, то есть одежда пока не автономна.
Что дальше
Есть два направления для будущих исследований, во-первых, интегрировать управляющую электронику более органично, чтобы повысить удобство носки, во-вторых, добавить гибкие энергособирающие нити, которые могли бы вырабатывать энергию из тепла тела или движения. Если оба направления удастся реализовать, одежда с интерфейсом станет автономной, без внешних батарей и кабелей.
А пока разработка показывает, куда движется носимые технологии. Сегодня мы носим устройства на себе (часы, наушники, фитнес-браслеты), завтра сама одежда может стать устройством.
Это не значит, что смартфоны исчезнут, скорее у них появится альтернатива в тех ситуациях, когда доставать телефон неудобно: на ходу, в поездке, на тренировке. Пока же это элегантное доказательство концепции: ткань, которая светится, чувствует прикосновения и переживает стирку.