Пока в новостях говорят о прорывах в конструировании искусственного интеллекта и технологиях для компьютерных игр, ряд разработчиков создают носимую электронику. Мы много слышали о военных или медицинских экзоскелетах, но об электронном текстиле знает не каждый. Это одежда, которая содержит в себе высокотехнологичные элементы — от мини-компьютеров до диодов.
Например, с помощью системы сенсоров и микросхем, встроенных в одежду, можно измерять давление, пульс, температуру тела и сообщать человеку о состоянии его организма с помощью изменения цвета или других знаков. Примерно такая система работает в железном костюме героя комиксов Marvel Тони Старка, с помощью которой он следит за своим здоровьем. Правда, состояние супергероя сообщает ему компьютерная программа. Спортсмены уже сейчас могут носить одежду, которая снимает напряжение с определенных групп мышц или ликвидирует лишние мышечные вибрации при физических нагрузках. Одеждой с подсветкой можно пользоваться в темное время суток, либо в условиях, когда необходимо хорошо видеть друг друга. Можно почувствовать себя героем фильма «Трон. Наследие», где герои носят световые костюмы.
«Примеров использования „умного“ текстиля сейчас очень много. Еще в конце 90-х годов были разработаны различные куртки и толстовки со встроенными наушниками и гарнитурой. Но такая одежда не стала популярной, потому что электронные элементы в ней были слишком громоздки и недолго держали заряд батареи. Сейчас же микросхемы становятся меньше, изобретаются новые источники энергии для различных устройств. Работа электронной одежды основывается на системах датчиков и сенсоров, различных считывающих элементов», — сказал магистрант Высшей школы светового дизайна (CLD) Роман Антонов.
Роман занимается созданием куртки-хамелеона, которая окрашивается в цвет того, до чего касается человек. На рукавах куртки расположены белые светодиоды. Когда они светят на какой-либо объект, отраженный свет попадает на специальные датчики, которые фиксируют его цвет. Датчики, в свою очередь, посылают сигнал на микроконтроллер, который задает тон свечения светодиодных лент. Несколько лент вшиты в ткань куртки. Кроме того, у одежды есть прослойка из тонкого современного материала тинсулейта. Этот материал эффективно рассеивает свет от диодов, и сами ленты практически не просвечивают сквозь ткань куртки. Конструкция световых датчиков позволяет им реагировать на предметы, расположенные не дальше 3−4 сантиметров.
Работать над этим проектом Роман начал на последнем курсе бакалавриата факультета лазерной и световой инженерии. Как оказалось, научных публикаций об оптических и рассеивающих свойствах текстиля практически не было. Студенту пришлось самостоятельно проводить эксперименты с различными неткаными материалами, чтобы определить, какой наилучшим образом подходит для равномерного свечения куртки. В результате удалось найти оптимальный материал и избавиться от главного недостатка в аналогичных куртках других разработчиков, в которых светодиодные ленты очень сильно видны сквозь ткань.
«Когда я думал над темой своей ВКР, меня очень интересовали различные носимые электронные устройства типа Google Glass, Apple Watch и другие, в том числе электронный текстиль. Пока „умная“ одежда используется в основном для создания каких-либо сценических образом, в фэшн-индустрии. Однако саму технологию передачи цвета или света объекта от одного к другому можно использовать и в других, более бытовых целях. Например, можно автоматически регулировать городское освещение, а также использовать эти методы для дизайна интерьера. Кроме того, развитие электронного текстиля может создать новый высокотехнологичный рынок в России. Ткани, которые меняют свой цвет в зависимости от состояния человека или расширяют его функционал, сейчас очень популярны», — прокомментировал магистрант.
Продавать куртку-хамелеона можно было бы через магазины дизайнерской одежды. Однако на этапе коммерциализации Роман Антонов наткнулся на технологическую сложность: пока не существует надежной гибкой электроники. Да, крупные компании уже проводят презентации гнущихся телевизоров или телефонов, однако серийная продажа таких устройств только запускается, и они еще не получили отклика от пользователей. При эксплуатации устройств могут возникнуть проблемы с электронными элементами, так как при частом сгибании они могут начать ломаться.
Именно поэтому сейчас магистрант CLD занимается созданием гибкой электроники на полимерной подложке. Работы ведутся в научно-исследовательском кластере Университета ИТМО Art&Science, в будущем изобретатель планирует сотрудничать с кафедрой прикладной и компьютерной оптики.
