Исследователи лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института разработали "чувствительную" ткань, которая способна считывать движения и позы человека, который носит сделанную из нее одежду или обувь. Ткань может найти применение при спортивных занятиях, реабилитации пациентов и в робототехнике.
Исследователи Массачусетского технологического института связали «умную» многослойную ткань из пластиковых нитей, а потом подвергли полученный материал нагреву, не доводя пластик до плавления. Этот процесс - так называемое термоформирование - позволяет фиксировать плоскую ткань в виде трехмерных объектов.
Ученые использовали этот процесс для создания «умной» обуви и коврика, а затем построили аппаратно-программную систему для измерения и интерпретации данных с датчиков давления в режиме реального времени.
По словам Ирманди Викаксоно, научного сотрудника Media Lab Массачусетского технологического института и ведущего автора статьи, представляющей разработку, производственный процесс, в котором используются преимущества цифровой технологии вязания, позволяет быстро создавать прототипы и может быть легко масштабирован для крупномасштабного производства.
Этот метод имеет множество применений, особенно в здравоохранении. Например, его можно использовать для производства «умной» обуви, которая отслеживает походку того, кто снова учится ходить после травмы, или носков, которые отслеживают давление на стопу больного диабетом, чтобы предотвратить образование язв.
«Благодаря цифровому вязанию у вас есть свобода создавать свои собственные узоры, а также интегрировать датчики в саму структуру, чтобы она стала бесшовной и удобной, и вы можете разработать ее в зависимости от формы вашего тела», — говорит Викаксоно.
Как теперь вяжут
Для производства «умной» ткани исследователи используют цифровую вязальную машину, которая сплетает слои ткани с рядами стандартной и функциональной пряжи. Многослойный материал состоит из двух слоев токопроводящего трикотажа, зажатого вокруг пьезорезистивных нитей, которые меняют свое сопротивление при сжатии. Следуя шаблону, машина прошивает эту функциональную пряжу по всему материалу горизонтальными и вертикальными рядами. Там, где функциональные волокна пересекаются, они создают датчик давления.
Но пряжа мягкая и податливая, поэтому слои смещаются и трутся друг о друга при движении. Это создает шум и вызывает изменчивость, что делает датчики давления намного менее точными. Чтобы фиксировать датчики и использовалось термоформирование. И все встало на место.
Результаты изложены в статье, опубликованной в IEEE in Medicine and Biology Society.