Loading
Материальный мир: Из чего в будущем будут делать носимые устройства?

Материальный мир: Из чего в будущем будут делать носимые устройства?

Если мода на носимые устройства не пройдёт в ближайшее время, то их производителям предстоит столкнуться с серьёзной проблемой. Ведь сейчас многие схемы и полупроводники изготавливаются из металла, который не отличается удобством и практичностью при носке. Он жёсткий и не пластичный и к тому же не проживёт долго, если вы случайно намочите устройство. Так что, если умные часы и одежда с датчиками активности и биометрическими трекерами действительно будут выполнять своё предназначение, то нам понадобятся совершенно новые материалы. В этой статье мы расскажем о том, что можно использовать для создания носимых устройств.

Гибкие батареи

Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?

В отношении батарей мы привыкли ориентироваться на время их работы, но, оказывается, есть и другая проблема, на которую обращают внимание производители, — это их размер. Если вам нужна большая мощность, то и батарея должна быть большая. Если речь идёт о телефоне, то это не так уж страшно, но вот для умных часов или биометрической футболки это настоящая катастрофа.

Долгое время разработчики уповали на батареи, которые брали энергию из окружающей среды (тепло, трение, электро-магнетизм), но им ещё далеко до воплощения этих идей в жизнь. Вместо этого южнокорейская компания Jenax придерживается традиций, но кардинально меняет их форму.

Хотя Jenax J. Flex больше похож на упаковку от чипсов, его можно свернуть, согнуть, скрутить и сложить, куда вам удобно. Его заряд в 6 раз больше заряда стандартной батареи для умных часов и примерно равен заряду аккумулятора смартфона.

Сейчас J. Flex проходит тестирования и, вероятно, ещё не появится в носимых устройствах в следующем году. Однако стало понятно, что гибкие батареи — это реально, они способны существенно улучшить рынок носимых устройств.

Гибкие тканевые схемы

Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?

Мы уже смирились с тем, что производители ставят жесткие чипы от смартфонов в умные часы, однако носимые устройства могут быть не только на запястье. Во-первых, биометрические измерения в этом месте не самые точные, а во-вторых, не каждый захочет постоянно носить на руке часы или браслет. Теперь создатели этих устройств делают акцент на то, чтобы они становились умнее, а пользоваться ими становилось проще и понятнее.

Футболка Polo Tech Shirt от Ральфа Лорена, возможно, является первым коммерческим шагом в этом направлении. Одежда создана с биосенсорных серебряных волокон, которые измеряют пульс, мышечную активность и другие статистические данные. Сначала использование серебра может показаться непрактичным для массового рынка, но Ральф Лорен не единственная марка, которая исследует его потенциал. Компания Jenax работает над тканью с волокнами из нержавеющей стали, которые не только проводят тепло, но и обеспечивают термоизоляцию.

В настоящее время ни одно из этих нововведений не решает проблему того, что где-то в одежде находится жёсткий чип, который выполняет большую вычислительную работу. Однако сейчас проводится много исследований, которые должны полностью изменить эту ситуацию. Сяо Мин Дао и её команда из Института текстиля и одежды в Гонконге изобрели ткань с встроенными схемами, которые совершенно незаметны. Нити изготовлены с добавление меди. Ткань можно растягивать, стирать, к тому же она достаточно прочная. Она прекрасно подходит для воплощения в жизнь идеи о создании умной одежды.

Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?

Создание рубашки, прошитой металлическими нитями, не самая дешёвая или рациональная идея. Поэтому компания MC10 смогла изобрести почти невидимую наклейку Biostamp. Она прикрепляется к поверхности кожи и черпает энергию от тонкой плёнки.

Как она может быть такой маленькой? Кремниевые передатчики уменьшены до размеров волоса, а затем объединены с тянущимися соединительными проводами и эластичными полимерами. В результате получаются чипы, которые вы можете закрепить на любой части вашего тела и даже на внутренних органах. Они следят за сердечной и мышечной деятельностью у спортсменов, за состоянием их здоровья, а также могут стать отличной альтернативой обычным носимым устройствам для тех, кому они не нравятся.

Протоклетки

Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?

Где-то между живым и неживым лежит идея протоклеток. В первичном бульоне, который существовал на Земле 4,5 млрд лет назад, именно они были предшественниками жизни. Они были сильно упрощёнными химическими источниками тока с теми свойствами, которые мы связываем с характеристиками живых существ. Они могли реагировать на окружающую среду, двигаться, делиться и сплавляться в единое целое, изменяться и адаптироваться, даже если при этом у них не было зачатков разума и стремления к размножению.

Мы знаем это, потому что их довольно легко воссоздать из различных материалов в лаборатории, как это сделал один из докторов университета Дании, чтобы понять связь между органическим и неорганическим, а также получить больше знаний о жизни на случай, если в космосе мы столкнёмся с чем-то неизведанным.

Всё это очень интересно, но какое отношение оно имеет к носимым устройствам? Конечно, носить «живую» одежду было бы довольно жестоко, а вот иметь вещи, которые могут подстраиваться под ваши потребности, было бы весьма полезно, поэтому изделия из протоклеток могут стать идеальным решением.

У дизайнера Шамиз Аден была идея создать пару обуви для бега босиком, которую она назвала Amoeba Trainer. Сделанная из протоклеток обувь могла бы реагировать на давление, свет, тепло и изменяться в зависимости от поверхности, по которой вы бежите. В конце дня её достаточно сложить в специальную банку с энергетической жидкостью, чтобы она вновь была готова к работе.

Конечно, это может быть не совсем удобно, если вся наша одежда будет сделана из протоклеток, однако для ремешков для часов, перчаток и даже рубашек это могло бы быть весьма полезно. В конце концов, эти клетки можно запрограммировать на бесконечное количество реакций в зависимости от того, из каких химических элементов они созданы.

Всё это пока существует на уровне концепции, так что вы не скоро увидите такую одежду на полках магазинов. Наберитесь терпения.

Чудо-материалы — графен и силицен

Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?

Когда вы начинаете создавать материал толщиной всего в 1 атом, то ваш разум боится возможных способов его применения. Мы до конца не знаем, на что мы способны с таким чудо-материалом, как графен, о котором так много писали. Он удивительно прочный, поразительно лёгкий, невероятно гибкий и к тому же является прекрасным проводником электричества.

Единственная проблема в том, что на данный момент это один из самых дорогих материалов на Земле. К счастью, ЕС выделил 1 млрд евро на то, чтобы выяснить, как его лучше использовать (от биомедицины до аккумулирования энергии). Все компании (от Samsung до Plastic Logic) заинтересованы в его потенциале для создания гибких графеновых дисплеев.

Существует другой материал, похожий на графен, но со структурой в виде шестиугольных сот, где атом углерода заменён на атом кремния, — это силицен. До недавнего времени он был известен только в теории, однако исследователям из техасского университета удалось изготовить его и показать, что из него можно сделать проводник, из которого получится самый тонкий электронный чип из известных человеку. Чтобы удержать молекулы вместе, на них нужно нанести слой металла толщиной один нанометр. Низкая энергозатратность, высокая скорость и всё это в очень удобной форме. Возможно, ваши внуки смогут оценить данное изобретение.

Биополимеры

Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?

Биополимеры — это материалы с длинной цепью, производимые живыми организмами. Существует много различных видов биополимеров, но не все они подходят для создания носимых устройств. Например, ДНК — это биополимер, но его лучше хранить внутри клеток организма.
Самым распространённым биополимером является целлюлоза, которая содержится в клеточных стенках растительных клеток. Конечно, они менее полезны в таком виде, но тем не менее из дрожжей и грибка можно изготовить листы бактериальной целлюлозы, которая очень похожа на вегетарианский вариант кожи.
Её очень удобно использовать при создании одежды (умной или обычной), поскольку она поддаётся полному биохимическому распаду с нейтральным уровнем эмиссии углерода.
Биокреативное дизайнерское агенство Biocouture и его основатель Сьюзан Ли придерживаются мнения, что в будущем микробы станут нашими фабриками по производству одежды, которая будет сама себя ремонтировать и приспосабливаться к меняющимся условиям по мере необходимости.
Материальный мир: Из чего в будущем будет делать носимые устройства?
Сейчас всё это может показаться немного сумасшедшим, однако биополимеры уже сейчас эффективно используются для решения некоторых проблем с одеждой. Бюстгальтер Foxleaf находится на последних стадиях разработки. Над ним работает Сара да Коста, и он предназначен обезопасить женщин от рака молочной железы. Биополимеры расположены в чашках изделия, поскольку там лекарство Тамоксифен будет попадать в организм напрямую через кожу и не будет вызывать побочных эффектов, как при приёме через рот.
Будьте внимательны с тем, что вы на себя надеваете!