Учёные представили простое и изящное решение, которое может изменить подход к носимой электронике: тонкий электронный патч, который можно быстро нанести на одежду. Разработка сочетает жидкий металл и термоактивный клей — и крепится к ткани обычным бытовым утюгом. Но главное в том, что такая конструкция остаётся гибкой, долговечной и почти не ощущается на одежде.
Технологию разработала команда под руководством Майкла Д. Бартлетта из Вирджинии Тек. По его словам, современные e-textiles, или электронные текстильные материалы, открывают большой потенциал — от медицины и мониторинга окружающей среды до робототехники и интерфейсов «человек-машина». Новый патч призван сделать этот путь заметно проще.
Как устроена «умная нашивка»
Обычные электронные схемы плохо уживаются с тканями. Одежда постоянно сгибается, растягивается и мнётся, а проводящие чернила могут смываться или разрушаться после нескольких стирок. Решение — не в попытке «заставить» жёсткие компоненты работать в мягкой среде, а в создании принципиально нового материала.
Исследователи смешали микроскопические капли жидкого сплава галлий-индий с полиуретаном. Получилась тонкая эластичная плёнка, которая ведёт себя как ткань, но проводит электричество. После заливки и суток сушки эта плёнка превращается в гладкий, гибкий лист.
Далее всё просто: небольшие фрагменты плёнки вырезают и прикладывают к выбранной ткани — будь то полиэстер, хлопок, спандекс или сетчатый джерси. Клей активируется нагревом, и патч надёжно сцепляется с волокнами. После остывания он остаётся на месте даже при активном растяжении, смятии или скручивании.
Что это даёт на практике
Чтобы продемонстрировать возможности технологии, команда создала два работающих прототипа.
1. Светящийся логотип
Учёные вырезали схему в форме логотипа своего университета, прикрепили к ткани и добавили пять светодиодов. Даже при многократном сгибании и растяжении материал оставался рабочим, показывая, что такая электроника выдерживает ежедневное использование.
2. «Невидимый» микрофон в рубашке
Во втором эксперименте растяжимую микрофонную дорожку спрятали в рубашке, а питание и сигнал передавались через приутюженный патч. Система записывала звук во всём диапазоне человеческого слуха, работала не хуже обычного микрофона — и при этом почти не была заметна.
Новая технология открывает дорогу не только к встроенным микрофонам или светящимся элементам. Исследователи уверены, что в будущем такие патчи смогут включать мягкие датчики, миниатюрных роботов, элементы управления и даже медицинские сенсоры для мониторинга здоровья.
А самое главное — установка подобных устройств станет доступна буквально каждому: достаточно нагреть утюг.
Работа опубликована в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.
