A A A

Załóż sobie ekran

Wyobraź sobie wyświetlacz, który można dowolnie zgiąć, rozciągnąć, wyprać, a potem wyprasować i schować do kieszeni. Naukowcy z Uniwersytetu Fedan w Szanghaju dokonali niemożliwego. Katarzyna Bielińska

Smart-tkanina


Wszystkie znane nam wyświetlacze – te w smartfonach, notebookach czy inteligentnych zegarkach – są sztywne i twarde. Ale nie ekran opracowany przez chińskich naukowców. Ten jest elastyczny, wytrzymały i miękki jak tkanina. Bo sam jest tkaniną. Tyle że elektroniczną.



Na dotykowym wyświetlaczu wykonanym z oddychającej tkaniny elektronicznej można wyświetlać proste mapy i wiadomości tekstowe. – To duży krok w stronę inteligentnej odzieży, wykraczający poza smartfony i smartwatche – mówi Huisheng Peng, profesor na Wydziale Inżynierii Makromolekularnej Uniwersytetu Fudan. To zespół pod jego kierownictwem wynalazł innowacyjne tekstylia. Wynalazek został opisany w czasopiśmie "Nature". Tkanina została utkana z włókien wykonanych z przewodzącego poliuretanu oraz z włókien luminescencyjnych (pokrytych luminoforem z siarczku cynku). Włókna mają mniej niż pół milimetra średnicy, występują w różnych kolorach i na pierwszy rzut oka przypominają zwykłą przędzę.

Inteligentne tkaniny
Tkanina wyświetlacza została utkana z włókien przewodzących i luminescencyjnych, które na pierwszy rzut oka przypominają zwykłą przędzę, źródło: https://www.fudan.edu.cn

Ale nią nie są. Połączone ze sobą tworzą świecące jednostki (piksele) wyświetlacza. – Dlatego kiedy je podłączamy do zasilania, zaczynają świecić – mówi Peng, prezentując koszulę z uniwersyteckim logo utkanym ze święcących niebieskich włókien. Po podłączeniu zasilania logo na tkaninie jest wyraźnie widoczne w pomieszczeniu.

Nie od dziś ani nie od wczoraj

Inteligentne tkaniny[
Włókna po podłączeniu do prądu zaczynają świecić, źródło: https://www.fudan.edu.cn

Nad tekstylnymi wyświetlaczami, które będziemy mogli nosić na sobie, naukowcy na całym świecie pracują od wielu lat. Podstawowym wyzwaniem – jak dotąd trudnym do przezwyciężenia – było to, by zapewnić takiej tkaninie elastyczność i miękkość, a jednocześnie trwałość. Stosowane do tej pory konwencjonalne materiały wyświetlaczy półprzewodnikowych nie były odporne na naturalne odkształcenia występujące podczas noszenia i prania tkanin. Wykorzystanie przez ekipę z Szanghaju włókien przewodzących i luminescencyjnych razem z bawełną rozwiązało ten problem. Ponieważ średnicę włókna emitującego światło można precyzyjnie regulować w zakresie od 0,2 do 0,5 mm, odzież utkana z tego rodzaju włókien jest bardzo cienka i niezwykle elastyczna, dzięki czemu dopasowuje się do konturów ludzkiego ciała i może być równie lekka oraz oddychająca jak zwykła tkanina. Jest też trwała. – Po 1000 cykli gięcia, rozciągania i prasowania wydajność zdecydowanej większości jednostek elektroluminescencyjnych pozostaje stabilna – mówi autor wynalazku. Wyświetlaczowi nie zaszkodziło również wielokrotne mycie i suszenie – po 100 akcjach czyszczących jasność pikseli pozostała bez zmian.

Tekstylny wyświetlacz można być zasilany za pomocą ogniw fotowoltaicznych, można go także połączyć z czułą na dotyk 16-przyciskową klawiaturą, która umożliwia wpisywanie krótkich komunikatów wysyłanych potem do smartfonu, np. za pomocą łącza Bluetooth. Wyświetlacz umożliwia również odbieranie SMS-ów, a także wyświetlanie lokalizacji na mapie w czasie rzeczywistym. Taki podręczny ekran z nawigacją, naszyty na części ubrania, np. rękawie, byłby niezwykle praktyczny – aby skorzystać z jego funkcji wystarczyłby tylko rzut oka, bez konieczności wyciągania z kieszeni smartfonu. Prof. Peng widzi jeszcze kilka innych zastosowań dla swojego wynalazku. Na tekstylnym ekranie umieszczonym na koszulce czy spodnich do biegania można będzie wyświetlać dane dotyczące aktywności: informacje o tętnie, tempie biegu czy pokonanym dystansie.


Produkcja włókien

Etapy produkcji inteligentnych włókien, http://senstextile.csail.mit.edu/


 

Projekt Jacquard

Choć trudno w to uwierzyć, historia elektronicznych tkanin sięga czasów elżbietańskich. Już wtedy rzemieślnicy owijali cienkie metalowe folie, najczęściej złote i srebrne, wokół przędzy tkanin. Wiele sukni królowej Elżbiety było haftowanych nitkami owiniętymi złotem. Całkiem poważnie w dziedzinie elektronicznej galanterii (ang. wearables) zrobiło się we wczesnych latach 90. ubiegłego wieku, kiedy to naukowcy Instytutu Techniki w Massachusetts (MIT) rozpoczęli badania nad inteligentną odzieżą do użytku wojskowego.

Romans mody (także tej codziennej) z techniką wciąż trwa i ma się lepiej niż kiedykolwiek. Odkąd modelki z pokazu Diane von Furstenberg weszły na wybieg w zdecydowanie niemodnych, dziwacznych okularach z funkcjami smartfonu w oprawkach, sporo się zmieniło. Z Google Glass nic nie wyszło, jednak gigant uruchomił swój kolejny, tym razem dużo bardziej udany projekt. Pomysł na Jacquard, czyli tkaninę, będącą panelem dotykowym, narodził się w Google ATAP – dziale Zaawansowanej Techniki i Projektów (Advanced Technology And Projects), odpowiedzialnym za najbardziej futurystyczne pomysły firmy. Iwan Pupyriow, dyrektor ATAP, swój wynalazek oparł na prostej obserwacji: ekrany dotykowe, podobnie jak tkaniny, składają się z siatki połączeń, splotów. Pomyślał, aby w ten sam sposób utkać inteligentną tkaninę. Dzięki splotowi niezwykle cienkich metali przewodzących ze zwykłymi tkaninami (jedwabiem, bawełną czy poliestrem), powstała tkanina odbierająca dotyk i przekazująca go bezprzewodowo do smartfonu lub innego urządzenia. We współpracy z dużymi markami odzieżowymi (takimi jak Levi's, Samsonite czy Adidas) Google opracował serię produktów, które – poprzez muśnięcie rękawa kurtki czy stuknięcie w pasek plecaka – pozwalają zrobić zdjęcie, zmienić utwór muzyczny czy – za pomocą brzęczenia – przypomnieć o telefonie zostawionym w domu.


Iteligentna odzież


źródło: https://atap.google.com/jacquard/

Inteligentny ciuszek

Sterowanie urządzeniami elektronicznymi za pomocą rękawa kurtki to zaledwie preludium możliwości, jakie mogą dać inteligentne tkaniny. W ostatnich latach nastąpił ekscytujący przełom w rozwoju elektronicznych gadżetów do noszenia na sobie, takich jak smartwatche czy opaski monitorujące oddech i poziom tlenu we krwi. Naukowcy z laboratorium informatyki i sztucznej inteligencji MIT (CSAIL) postawili jednak pójść krok dalej i zadali śmiałe pytanie: co by było, gdyby elektroniczną galanterią było to, co faktycznie na sobie nosimy? Gdyby na przykład nasza koszulka, dres czy skarpetki podczas treningu czy rehabilitacji „wyczuwały” ruch całego ciała i przekazywały nam informację zwrotną, w jaki sposób możemy poprawić osiągnięcia?

Do opracowania czytającej ruch ciała elektronicznej tkaniny badacze posłużyli się mieszanką typowych włókien tekstylnych z niewielką ilością niedrogich włókien piezorezystywnych.

Etapy powstawania inteligentnych tkanin
źródło: http://senstextile.csail.mit.edu/

Wykonali prototypy odzieży [http://senstextile.csail.mit.edu/] – od skarpetek przez rękawiczki po kamizelkę – które mogą wyczuwać i przewidywać ruch oraz pozycję ciała użytkownika. Jak wyglądają w akcji czujące dotyk fragmenty codziennej garderoby można zobaczyć na tym filmiku.

Czująca skóra dla robotów

Inteligentna tkanina, wymyślona przez badaczy MIT, jest nie tylko praktyczna, ale i gwarantuje precyzyjny odczyt danych. – Do tej pory trudno było wyprodukować e-tkaninę, zapewniającą wysoką dokładność informacji pochodzących z wielu czujników rejestrujących interakcje między człowiekiem a środowiskiem. Część z czujników przekazuje bowiem dane precyzyjnie, inne są mniej dokładne – mówi Yiyue Luo z grupy badawczej MIT. – Nam się to udało, dzięki algorytmowi uczenia maszynowego sterowanego – dodaje naukowiec. Sztuczna inteligencja wkracza do akcji, gdy niektóre sensory wskazują niewłaściwe dane, natychmiast je korygując.
[
Odzież z MIT
Dzięki dużej dokładności danych z czujników inteligentna odzież jest w stanie odczytać (i przewidzieć) nie tylko ruch ciała, ale i teksturę dotykanych przedmiotów, źródło: http://senstextile.csail.mit.edu/

Jakie są zastosowania takiej odzieży? – Może być używana podczas treningu sportowego i rehabilitacji – mówią autorzy projektu. Trenerzy będą mogli analizować postawę swoich podopiecznych i skutecznie ją korygować. Za zgodą pacjentów inteligentne ubrania będą mogły biernie monitorować stan zdrowia mieszkańców placówek opiekuńczych i dawać znać, gdy ktoś upadnie lub straci przytomność.


Kluczową zaletą projektu jest to, że w przeciwieństwie do wielu istniejących gadżetów do noszenia tkaniny można użyć w tradycyjnej produkcji odzieży na dużą skalę. Do tej pory – także ze względu na wysokie koszty – nie było to możliwe. Naukowcy z Instytutu Techniki w Massachusetts twierdzą, że odzież z detekcją dotykową o wysokiej rozdzielczości otwiera wiele ekscytujących i nowych obszarów do badania w najbliższym czasie. – Może być doskonałym wstępem do stworzenia czującej dotyk skóry dla robotów – mówi Wan Shou, doktorant w CSAIL. Artykuł na temat czytającej ruch ciała tkaniny ukazał się w marcu 2021 w magazynie „Nature Electronics”.

Bibliografia

Wearable electronic textiles for the smart dresser, materiały prasowe Uniwersytetu Fudan, [dostęp: 31.03.2021]

Adam Conner-Simons, „Smart clothes" that can measure your movements, materiały prasowe MIT CSAIL, [dostęp: 31.03.2021]

Piotr Cieśliński, Chińczycy uszyli ekran. Pierwszy, który można gnieść, prać, prasować i nosić na sobie, [dostęp: 31.03.2021]


Ocena:
Oceń:
Komentarze (0)

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Komentarze wyświetlane są od najnowszych.
Najnowsze aktualności




Artykuły z wydań

  • 2021
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
  • 2011
  • 2010
  • 2009
  • 2008
  • 2007
Zawartość aktualnego numeru

aktualny numer powiększ okładkę Wybrane artykuły z PC Format 3/2021
Przejdź do innych artykułów
płyta powiększ płytę
Załóż konto
Co daje konto w serwisie pcformat.pl?

Po założeniu konta otrzymujesz możliwość oceniania materiałów, uczestnictwa w życiu forum oraz komentowania artykułów i aktualności przy użyciu indywidualnego identyfikatora.

Załóż konto