Ученые из Сингапура встроили сенсорный экран в обычную одежду

Как обычные нитки превратились в полноценный экран

Ученые из Национального университета Сингапура вплели цветной сенсорный экран непосредственно в рукав обычной одежды. Проект возглавил ассистент профессора кафедры материаловедения и инженерии Турал Худиев вместе с аспирантом Хеном Фу и группой коллег. Свою работу они опубликовали в журнале Nature.

Разработчики отказались от традиционных жестких или просто гибких панелей и создали саму ткань из "умных" нитей толщиной один миллиметр и длиной десять метров, внутри которых разместили светодиоды.

Каждая нить выполняет одновременно роль пиксельного ряда и сенсорного датчика. Под слоем подсветки расположен слой, реагирующий на нажатие: когда палец касается ткани, электрическая цепь замыкается, система вычисляет координаты контакта и активирует нужную точку.

Чтобы соединить тысячи микроскопических компонентов, авторы применили лазерное прорезание контактных зон на изолированных проводах и высокоточную пайку. Всего в конструкцию было интегрировано более 5 000 чипов и 20 000 электрических соединений, после чего полоску диодов поместили в многослойное волокно с помощью термической экструзии.

Волокно имеет одномерную геометрию и осевую симметрию– прокомментировал ассистент профессора кафедры материаловедения и инженерии Национального университета Сингапура Турал Худиев.

Возможности "умного" рукава

В предплечье тестового прототипа инженеры вплели 54 умные нити, каждая из которых содержит 96 светодиодов. Вместе они образуют рабочее поле с разрешением 96 на 54 пикселя размером 16,8 на 10,5 сантиметра. Изображение обновляется с частотой 30 раз в секунду при глубине цвета 8 бит. Если отдельная линия выходит из строя, соседние участки продолжают корректно работать благодаря независимым каналам управления.

Демонстрация экрана на рукаве одежды: смотрите видео

Наряду с волокнами дисплея разработчики разместили сенсорные нити с микрофоном, динамиком и набором датчиков. Они фиксируют движение, магнитный север, температуру и освещенность окружающей среды. Благодаря этому рукав воспроизводит функции ранних смартфонов: работает как калькулятор и компас, отображает изображения, распознает голосовые команды и воспроизводит видео со скоростью 30 кадров в секунду или 25 кадров со звуком.

Одежда также поддерживает связь через Bluetooth, автоматически поворачивает экран, настраивает яркость и измеряет температуру тела пользователя под мышкой.

Здравоохранение является особенно перспективной сферой применения– добавил Турал Худиев.

По замыслу ученых, умная одежда сможет непрерывно собирать физиологические показатели человека и выводить аналитику с помощью искусственного интеллекта прямо на рукав.

Стойкость при стирке и планы на будущее

Созданный дисплей успешно выдержал 50 циклов стирки в бытовой стиральной машине со стиральным порошком и более 1 000 сгибаний с радиусом всего 5 миллиметров. Материал пропускает воздух на уровне хлопка, полиэстера или джинсовой ткани и соответствует гигиеническим нормам для контакта с кожей.

Более тонкие нити и более компактные микросхемы в будущем позволят ткать подобные экраны на стандартных промышленных станках.

В настоящее время команда работает над повышением разрешения матрицы, хотя сроки коммерческого выпуска и показатели автономности системы авторы пока не раскрывают.