“Умные” ткани для разных сфер жизни.

Ритм жизни современного человека предъявляет все новые требования к уровню комфорта и функциональности его одежды. Для защиты не только от непогоды, но также от травм и других непредвиденных ситуаций, разрабатываются особые — «умные» (интеллектуальные) — ткани, которые могут распознавать изменения окружающей среды и адаптироваться к ним посредством функциональных трансформаций, например, менять цвет, «включать» водостойкость, антибактериальные и другие необходимые свойства.

В зависимости от степени развития «интеллектуальных» свойств ткани могут быть: пассивными (лишь выявляют изменения окружающей среды), активными (способны реагировать на них) и «очень умными» (могут адаптироваться к данным изменениям). Сфера их применения варьируется от военной промышленности (ткани с задаваемыми характеристиками для экипировки разных родов войск) до медицины (ткани со встроенными датчиками и сенсорами, позволяющие контролировать состояние здоровья).

ТКАНИ С ЗАДАВАЕМЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

В пустыне, в космосе, на Арктическом шельфе или в других труднодоступных районах организм человека испытывает большие нагрузки, связанные с перепадами температур, травмами (ушибами, растяжениями и т.д.), воздействием токсичных веществ. Защитить от них человека и снизить последствия нагрузок могут ткани с задаваемыми характеристиками. Их структура меняется в соответствии с потенциальными требованиями: они могут сохранять тепло и нагреваться или, наоборот, охлаждать в жару, приобретать противоударные, водоотталкивающие или иные функции.

Для создания таких тканей используют оптоволокно, металлы, проводящие полимеры и другие материалы. В последнее время наблюдается тенденция к внедрению наноструктур для модификации и отделки натуральных и синтетических волокнистых материалов с целью придания изделиям гидрофобных, антибактериальных свойств, защиты владельца от негативного воздействия ультрафиолета и пр. Инженеры немецкой компании Zimmermann научились вплетать в материал тонкие провода, нагревающие одежду до нужной температуры (максимально возможная — 420 ̊С), для чего в ней предусмотрен небольшой аккумулятор (вес до 200 г) емкостью 2200 мА/ч и с безопасным напряжением в 7,4 В. При выходе на улицу и нажатии кнопки одежда нагреется до заданной температуры.

"УМНАЯ" ОДЕЖДА КАК ЛИЧНЫЙ ДОКТОР

Рост различных хронических заболеваний обостряет проблему обеспечения комфортной жизни людей, ими страдающих. Снизить зависимость таких пациентов от приема лекарств и посещений врача поможет ношение особой одежды, оснащенной датчиками и сенсорами, которые будут собирать информацию о здоровье человека и передавать ее для дальнейшего анализа. В случае необходимости такая одежда может автоматически вводить предписанные препараты. Использование «умной» одежды повысит мобильность людей с различными заболеваниями, не создавая дополнительных рисков их здоровью.

Вплетенные в «умную» ткань датчики будут снимать показатели частоты пульса, дыхания, сердечного ритма, уровня сахара и т.д., а затем их передавать (например, посредством беспроводных каналов связи) на мобильный телефон пользователя или напрямую лечащему врачу. Толщина датчиков зачастую не превышает нескольких миллиметров (толщина датчика для снятия ЭКГ, установленного в футболке, всего 2,3 мм). Перспективным направлением разработок в данной области также является создание тканей, диагностирующих различные заболевания на ранней стадии, и имплантатов, способных по расписанию вводить в организм определенные дозы медикаментов (например, инсулин).

ОДЕЖДА СО ВСТРОЕННЫМИ В ТАКНЬ ГАДЖЕТАМИ

Компьютеры, различные электронные устройства проникают во все сферы деятельности человека, обретают новые форм-факторы, в силу тенденции к миниатюризации их уже встраивают в предметы обихода, интерьера и даже одежду. Потенциал применения тканей со встроенными гаджетами довольно широк: от бытовых нужд до военного и космического снаряжения. Ткань, совмещенная с различного рода электронными приборами, используется в производстве спортивной одежды (кроссовки со встроенными датчиками контроля скорости и контакта ноги с землей, майки и футболки с функцией контроля пульса), а также повседневной или защитной (так, микрожидкостные компоненты в подошве обуви преобразуют механическую энергию в электричество). Сама одежда может стать источником энергии для подзарядки мобильного телефона и других гаджетов.

В 2013 году команда дизайнеров под руководством Поля ван Догена создала платье, в которое было встроено 78 гибких солнечных батарей. За час работы в ясную погоду эти устройства вырабатывали энергию, достаточную для зарядки смартфона на 50%. Чтобы повысить эффективность батарей, дизайнеры предусмотрели складные элементы в плечах: при солнечной погоде они расправляются, и батареи заряжаются еще быстрее.

Источник: Мониторинг глобальных технологических трендов от Института статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.

Материалы подготовлены с использованием системы интеллектуального анализа больших данных iFORA, созданной ИСИЭЗ НИУ ВШЭ. Более детальную информацию о результатах исследования можно получить в ИСИЭЗ НИУ ВШЭ.