Науке должно опережать время: сегодня используется то, что создавалось вчера, а изобретается то, что пригодится завтра. Для ученых из Университета Дунхуа в Шанхае, углубившихся в тему электронного текстиля, их целевой аудиторией стали ИИ-модели с технологией воплощенного интеллекта, которые взаимодействуют с людьми через физическую оболочку. К этой категории относятся беспилотные автомобили, промышленные манипуляторы, а также самый человекоориентированный вид «умных» устройств — роботы-помощники. Именно им, последним, часто наделяемым антропоморфными чертами, требуется гибкие, считывающие и обрабатывающие данные ткани.
Целью своего проекта шанхайские исследователи сделали поиски альтернативы встраиванию электронных схем в готовую оболочку и разработали технологию «превнедренного» электроволокна, добавляя его в текстильный материал непосредственно в процессе производства. «Мы хотели преобразовать схему в программируемый процесс, чтобы волокно формировалось одновременно с созданием схемы внутри него. В этом смысле, более широкая идея заключается в переходе от концепции «схема на волокне» к концепции «волокно как схема», — комментирует Хенгда Сунь, сотрудник Научно-исследовательского института искусственного интеллекта при университете, участник научной группы и соавтор статьи в журнале Nature Electronics.
Используя чип с пятью микроканалами для соединения функциональных проводящих, диэлектрических, люминесцентных, полупроводниковых составов с растяжимым термопластичным полиуретаном можно добиться желаемого за один непрерывный цикл прядения: распределить материалы слоями вдоль поперечного сечения волокна, выстроить радиальную структуру устройства и смонтировать схемы, получив в итоге цельный, глубоко интегрированный естественный композит.
В экспериментальном порядке удалось получить волокна со светоизлучением, для обработки электросигналов, выполнения простых логических операций и бесконтактного отслеживания объектов. Изучение микроструктуры, оптических и электрических характеристик основы подтвердили ее схожесть в износостойкости при изгибании и растяжении, с текстильными материалами во время стирки. «Мы показали, что различные компоненты могут работать вместе внутри одного волокна, при этом волокна остаются мягкими и могут сплетаться, образуя текстильное полотно», — пояснил Хенгда Сунь. «Это открывает путь к созданию текстиля и гибких структур, которые воспринимая информацию, обрабатывают ее и взаимодействуют с окружающей средой».
