Британські дослідники створили першу розумну тканину, яка може змінювати форму та колір у відповідь на два різні стимули: тепло та електрику. Розробка відкриває нові можливості в різних сферах, включаючи віртуальну реальність і робототехніку.
В основі розробки лежать стимул-реагуючі матеріали (SRM, stimuli-responsive materials). Це матеріали, що реагують на наявність або зміни зовнішніх стимулів, таких як світло, температура, магнітні поля або електрика. Піддаючись впливу цих подразників, SRM змінює свою форму, молекулярний склад або механічні властивості.
Досі дослідження зосереджувалися на тому, щоб змусити SRM реагувати одним способом, змінюючи або форму, або колір. Але для того, щоб SRM були дійсно ефективною частиною розумних систем, таких як камуфляж, біоніка і сенсори, вони мають реагувати на кілька подразників. Саме на цьому зосередилися дослідники з Університету Ватерлоо. Вони створили першу розумну тканину, яка змінює колір і форму у відповідь на кілька подразників.
Як це працює?
Використовуючи пристрій, схожий на традиційний ткацький верстат, дослідники нанесли поліетилентерефталат (ПЕТ) і термохромні мікрокапсули (ТМК) на основу з нержавіючих волокон і полімеру. Волокна з нержавіючої сталі надали тканині електричні властивості, тоді як полімер забезпечив пам'ять форми.
Плетена структура розумної тканини означає, що вона міцна, але при цьому гнучка і м'яка, як звичайна тканина. Нагріваючи таку тканину за допомогою фену, дослідники виявили, що вона рівномірно змінює колір від фіолетового до синього, коли температура була збільшується 20 до 60 градусів Цельсія. Коли нагрів припинився, колір тканини швидко повернувся до свого первісного фіолетового кольору.
Коли тканина нагрівалася за допомогою електрики, вона одночасно змінювала колір і форму, повертаючись до своєї початкової форми, коли струм вимикався.
Цікаво, що тканина реагує навіть на низьку напругу (5 В протягом 20 секунд). Це значно нижче тієї напруги, на яку були здатні реагувати попередні розробки на базі SRM. Це означає, що тканину можна безпечно використовувати в малих портативних пристроях, таких як біомедичні пристрої та датчики навколишнього середовища.
«Завдяки здатності відчувати і реагувати на екологічні стимули, такі як температура, наш новий матеріал може взаємодіяти з навколишнім середовищем для моніторингу екосистем, не пошкоджуючи їх», - каже Мілад Камкар, автор дослідження.
Враховуючи його економічну ефективність - використовувані полімери були з переробленого пластику - дослідники бачать великі перспективи у своїй новій розумній тканині.
«Як лише носимий матеріал, він має майже нескінченний потенціал у сфері штучного інтелекту, робототехніці, іграх та досвіді віртуальної реальності. Уявіть собі можливість відчувати тепло або фізичні тригери, під час пригод у віртуальному світі», - каже Камкар.
Тепер дослідники планують поліпшити пам'ять форми тканини, щоб зробити її застосовною до сфери робототехніки.
Дослідження опубліковано в журналі Small.
