Новости перспективных технологий

Эластичная электроника становится ближе

Изображение с сайта www.ostec-group.ru

Датчики и другую электронику обычно изготавливают из твердых и жестких материалов, таких как металлы и пластмассы. Их нельзя деформировать, изгибать или подвергать ударам, они требуют особого бережного обращения, что не всегда удается. Исследователи из Института текстиля и одежды ГПУ (Гонконгского политехнического университета) разработали технологию, позволяющую создавать эластичную электронику, повторяющую контуры человеческого тела. В ходе работ была создана токопроводящая ткань.

Ткань, чувствительная к давлению, создана из полимеров и наноструктурированных углеродных материалов. Используя передовые производственные технологии, на поверхность полимера нанесли тонкий слой наноструктурированных углеродистых материалов, способных проводить электричество. Когда к ткани прикладывается усилие сжатия или растяжения, толщина нанесенного слоя изменяется, что приводит к изменению сопротивления и токовой нагрузки. Изменение сопротивления, различное при различных воздействиях, может быть измерено.

Для воплощения этого концепта в конкретное изделие профессору Сяомин Тао (Xiaomin Tao) и её сотрудникам пришлось решать сложную проблему: потерю проводимости материала при большой деформации. Применяя новые технологии изготовления тканей, им удалось изготовить полимер, сохраняющий проводимость при большом растяжении. Этот материал также крайне чувствителен к контактным воздействиям. Инновационность прокомментировала профессор Тао: «Новую ткань можно растягивать как обычную резину, она имеет высокую чувствительность к деформации. Мы также изготовили другую ткань, которая может выдерживать большое давление — до 2000 кПа. Эти ткани водонепроницаемы, моются и выдерживают большие усталостные нагрузки».

В будущем датчики смогут растягиваться и сжиматься. Важными особенностями нового материала являются его мягкость, легкость и воздухопроницаемость, именно эти свойства позволяют использовать его в контакте с человеческой кожей. Такое применение позволит датчикам качественнее и дольше контактировать с кожей, что расширит их применение в областях медицины и здравоохранения. Например, эластичный телесный датчик может измерять динамику движения тела и передавать эти данные по беспроводной связи на компьютер. Подобная электроника может быть зафиксирована на любой части человеческого тела и использоваться для дистанционного медицинского контроля состояния.

С применением этой технологии была изготовлена пара обуви для круглосуточного мониторинга состояния человека без крепления датчиков и проводов на теле. Участвовавший в исследованиях доктор Аарон Ван (Aaron Wang) отметил: «Чувствительная к давлению ткань была использована для создания датчика в форме стельки для обуви. Датчик, к примеру, может контролировать состояние пожилого человека и послать сигнал тревоги, если тот упал; послать сигнал с координатами, если потерялся человек со слабоумием». Исследователи полагают, что в будущем датчики смогут комплексно отслеживать состояние человека и передавать эти данные лечащему врачу.

Доктор Ван предложил использовать подобные датчики и в игровой индустрии: «Способные растягиваться датчики можно применять в игровых контроллерах, тканевых кнопках и танцевальных ковриках. Сейчас индустрия компьютерных игр представляется перспективным направлением развития».

Профессор Тао считает, что «конечной целью является разработка деформируемой (эластичной) системы, имеющей производительность на уровне компьютера, использующей беспроводные технологии связи и экологичные источники энергии, которые окажут большое влияние на телемедицину, здравоохранение и спорт».

Разработка была лицензирована и зарегистрирована под названием «AdvanPro Limited» для дальнейших исследований и передачи в производство. Университет надеется, что созданная в научной среде технология найдет промышленное применение, учитывая, что она была создана при поддержке программы Micro-fund университетского Института предпринимательства (Institute for Entrepreneurship). Институт использует свои возможности и профессиональные знания для помощи и продвижения разработок ученых ГПУ на общедоступный рынок.

Информация с сайта www.ostec-group.ru со ссылкой на Гонконгский Политехнический Университет (Hong Kong Polytechnic University).