Вязаная электроника: основа для умной одежды будущего

Сегодня носимая электроника представляет собой обычные гаджеты из пластика и металла, достаточно миниатюрные, чтобы их можно было уместить в форм-фактор часов или очков. Дальнейшая миниатюризация рано или поздно приведёт к тому, что электронные устройства можно будет встраивать непосредственно в одежду. Одно из препятствий на этом пути — противоречивые требования к соединениям электронных компонентов. С одной стороны, одежда должна быть мягкой и эластичной, с другой — металлические проводники довольно плохо переносят растяжение и постоянные изгибы. Учёные и инженеры придумывают хитроумные способы вплести обычные проводники ^[1] в ткань или создать провода, которые сами по себе хорошо растягиваются, например в виде тонких трубок заполненных жидким металлом ^[2].

В Гонконгском политехническом университете исследовали ^[3] очень простой способ создания эластичных электронных схем, который позволяет интегрировать в ткань прочные и надёжные электрические соединения без каких-либо ухищрений. Этот способ — старое доброе вязание.

С помощью автоматической вязальной машины учёные вплели медные провода в полиуретановой изоляции в кусочки вязаной ткани. Трёхмерная структура петель, образующихся при вязании, очень хорошо подходит для защиты тонких проводников от чрезмерных точечных нагрузок. Образцы выдерживают экстремальное растяжение до 300%, а при типичных бытовых нагрузках до 20% способны выдержать миллион циклов растяжения-сжатия. Вязаная электроника также выдерживает 30 циклов деликатной стирки в обычной стиральной машине — без видимого ухудшения свойств.

Механические свойства вязаных электронных схем заметно превосходят другие известные способы интеграции электроники в одежду. Подобные схемы могут найти применение в спорте, медицине, одежде для работы в опасных условиях. Для примера учёные создали встраиваемую в кевларовый бронежилет сеть сенсоров, которые определяют место попадания пули и силу удара. Все 35 образцов «умных» защитных пластин для бронежилета со встроенными сенсорами успешно прошли испытания, несмотря на экстремальные нагрузки.

Схема опыта с «умным» бронежилетом

Автор: ilya42

Источник ^[4]