Сінгапурські вчені вплели сенсорний екран у звичайний одяг

Як звичайні нитки перетворили на повноцінний екран

Науковці з Національного університету Сінгапуру вплели кольоровий сенсорний екран безпосередньо в рукав звичайного одягу. Проєкт очолив асистент професора кафедри матеріалознавства та інженерії Турал Худієв разом із аспірантом Хеном Фу та групою колег. Свою роботу вони опублікували у журналі Nature.

Розробники відмовилися від традиційних жорстких або просто гнучких панелей і створили саму тканину з "розумних" ниток завтовшки один міліметр і завдовжки десять метрів, усередині яких розмістили світлодіоди.

Кожна нитка виконує водночас роль піксельного ряду та сенсорного датчика. Під шаром підсвічування розташований шар, який реагує на натискання: коли палець торкається тканини, електричне коло замикається, система вираховує координати контакту й активує потрібну точку.

Щоб з'єднати тисячі мікроскопічних компонентів, автори застосували лазерне відкриття контактних зон на ізольованих проводах і високоточне спаювання. Загалом у конструкцію інтегрували понад 5 000 чипів і 20 000 електричних з'єднань, після чого смужку діодів запакували в багатошарове волокно за допомогою термічного витягування.

Волокно має одновимірну геометрію та осьову симетрію– прокоментував асистент професора кафедри матеріалознавства та інженерії Національного університету Сінгапуру Турал Худієв.

Можливості розумного рукава

У передпліччя тестового прототипу інженери вплели 54 розумні нитки, кожна з яких містить 96 світлодіодів. Разом вони утворюють робоче поле з роздільною здатністю 96 на 54 пікселі розміром 16,8 на 10,5 сантиметра. Зображення оновлюється з частотою 30 разів на секунду за глибини кольору 8 бітів. Якщо окрема лінія виходить з ладу, сусідні ділянки продовжують коректно працювати завдяки незалежним каналам керування.

Демонстрація екрана на рукаві одягу: дивіться відео

Поряд із волокнами дисплея розробники розмістили сенсорні нитки з мікрофоном, динаміком і набором датчиків. Вони фіксують рух, магнітну північ, температуру та освітленість довкілля. Завдяки цьому рукав відтворює функції ранніх смартфонів: працює калькулятором і компасом, показує зображення, сприймає голосові команди та програє відео зі швидкістю 30 кадрів на секунду або 25 кадрів зі звуком.

Одяг також підтримує зв'язок через Bluetooth, автоматично повертає орієнтацію екрана, налаштовує яскравість і вимірює температуру тіла користувача під пахвою.

Охорона здоров'я є особливо перспективною сферою застосування– додав Турал Худієв.

За задумом науковців, розумний одяг зможе безперервно збирати фізіологічні показники людини та виводити аналітику за участю штучного інтелекту прямо на рукав.

Витривалість під час прання та плани на майбутнє

Створений дисплей успішно витримав 50 циклів прання в побутовій пральній машині з пральним порошком і понад 1 000 згинань із радіусом усього 5 міліметрів. Матеріал пропускає повітря на рівні бавовни, поліестеру чи джинсової тканини та відповідає гігієнічним нормам для контакту зі шкірою.

Тонші нитки та компактніші мікросхеми в майбутньому дозволять ткати подібні екрани на стандартних промислових верстатах.

Наразі команда працює над підвищенням роздільної здатності матриці, хоча терміни комерційного релізу та показники автономності системи автори поки що не розкривають.