Nie jest to pierwszy eksperyment z tkaniną, która będzie przekazywać informacje do komputera, ale po raz pierwszy nie została wykorzystana tradycyjna elektronika. Nie ma tu żadnych metalowych nici, które miałyby przewodzić prąd. Zamiast nich wykorzystane zostały szklane mikrowłókna, doskonale przewodzące fale dźwiękowe.
SonoTextiles, czyli dźwięk zamiast prądu
Wynalazek ze Szwajcarii został nazwany SonoTextiles, co podkreśla zastosowanie akustyki zamiast przewodzenia prądu. Nici z mikrowłóknami szklanymi świetnie przekazują fale dźwiękowe o różnych częstotliwościach do odbiornika, który pozwoli je zinterpretować. W razie, gdyby w dalszych testach szklane włókna jednak łamały się podczas codziennego używania, można je łatwo zamienić na druciki. Materiał może bardzo precyzyjnie zbierać dane o dotyku, nacisku i ruchu.
Czytaj też: Wojskowa rewolucja z Francji. Ten materiał oszuka każdą kamerę termiczną
Tkanina jest niedroga w produkcji, lekka, bezpieczna dla człowieka, energooszczędna, pozwala skórze oddychać, a przy tym ma ogromny potencjał w medycynie, sporcie i codziennym życiu. Można ją nawet wyprać. To jeden z tych wynalazków, które mogą zmienić nasze życie bez większych nakładów finansowych i czasowych.
Z tej tkaniny można uszyć na przykład koszulki monitorujące oddech osób cierpiących na astmę. Takie ubranie mogłoby uruchomić jakiś rodzaj środków zapobiegawczych, jeśli wykryje trudności z oddychaniem. Potencjalnie mogłoby też monitorować postawę w czasie długiej pracy przy komputerze czy przypominać o zmianie pozycji.
Rękawiczki z tego materiału mogłyby pomóc tłumaczyć język migowy w czasie rzeczywistym albo po prostu ułatwić sterowanie komputerem na odległość. Widać też spory potencjał tego materiału w sporcie – precyzyjne monitorowanie ruchu może pomóc wykrywać błędy techniczne i usprawnić treningi.
Warto wiedzieć, że nie jest to pierwsza tkanina, wykorzystująca akustykę do zbierania informacji. Po raz pierwszy jednak wykorzystane zostały różne częstotliwości i szklane mikrowłókna. Nici przekazujące fale dźwiękowe mogą tworzyć w tkaninie siatkę, ale można wykorzystać też tylko jedną nić, by monitorować tylko jedno zjawisko przez jej odkształcenia (na przykład oddychanie przez jedną nitkę dookoła klatki piersiowej).
Na jednym końcu nici znajduje się piezoelektryczny generator unikalnej częstotliwości (niesłyszalnej dla człowieka, około 100 kHz). Wszystkie nici zaś spotykają się w piezoelektryczny odbiorniku, który mierzy zmiany częstotliwości w każdej nitce. Gdy nitka zostanie zgięta, sygnał jest tłumiony i fala traci energię. Innymi słowy, zmniejsza się amplituda fali.
Czytaj też: Naukowcy dokonali niemożliwego. Pogodzili potwierdzenie położenia z zachowaniem prywatności
Oczywiście część garderoby uszyta z SonoTextiles będzie miała przynajmniej kilka takich nici, a więc kilka generatorów, pracujących na różnych częstotliwościach (FDMA, Frequency Division Multiple Access). Dzięki temu odbiornik może łatwo określić, na której nitce częstotliwość się zmieniła i jak. Dla komputera to banalnie proste, dzięki czemu praca z SonoTextiles nie wymaga dużej mocy obliczeniowej.
Autorzy projektu twierdzą, że będzie można wysyłać informacje z ubrań w czasie rzeczywistym na smartfon lub inne urządzenie. To dobra wiadomość, zwłaszcza jeśli ubranie z SonoTextiles ma monitorować stan zdrowia osoby noszącej i potencjalnie może służyć do ratowania życia. Szybkość przekazywania sygnałów daje też ogromny potencjał w przechwytywaniu ruchów ciała na potrzeby wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości.
Badania będą prowadzone dalej. Naukowcy widzą jeszcze pole do poprawy, na przykład w zakresie integracji elektroniki z materiałem.
Wynalazek powstał na Politechnice Federalnej w Zurychu. Szczegóły jego rozwoju można znaleźć w publikacji na łamach Nature Electronics.