Создан первый в мире сенсорный экран для ткани

Разработан особый рукав, способный показывать изображения и видео, реагировать на прикосновения и подключаться к другим гаджетам без проводов.

Коллектив исследователей из Колледжа дизайна и инженерии Национального университета Сингапура (CDE) достиг значительного прогресса в области материаловедения и электроники, разработав волокно с функциями пикселей и тактильной чувствительностью. Внедрение 54 таких волокон в рукав одежды открыло возможность создания прототипа первого в мире сенсорного экрана, интегрированного в текстильную структуру.

Данный рукав способен отображать графические и видеоданные, реагировать на прикосновения и взаимодействовать с внешними устройствами через беспроводные технологии, при этом сохраняя все эксплуатационные характеристики традиционной одежды, такие как моющаяся способность, воздухопроницаемость и эластичность. Это инновационное решение является перспективным для создания одежды, выполняющей функции прямого интерфейса доступа к медицинским данным владельца и интеграции с цифровыми устройствами без использования традиционных жёстких экранов.

Традиционные плоские дисплеи, применяемые в мобильных устройствах и компьютерах, основаны на графических пользовательских интерфейсах (GUI), реализованных на жёстких панелях. Ткани, изготовленные из одномерных волокон, до недавнего времени не обладали подобными функциональными возможностями. Разработка полноцветного сенсорного дисплея, интегрируемого в текстильную структуру, представляла собой сложную техническую задачу.

«Достижение стало возможным благодаря созданию системы графического интерфейса на основе электронных строительных блоков в виде волокон, аналогичных традиционной пряже, но интегрированных с высокотехнологичными электронными компонентами,» — отметил доцент Тураль Худиев.

Результаты исследования, проведённого под руководством доцента Худиева, были опубликованы в научном журнале Nature 21 октября 2026 года.

Инженерия межкомпонентных соединений

Для создания дисплея на основе оптоволокна команда из Национального университета Сингапура разработала инновационный метод программируемой интеграции микрочипов. Этот метод позволяет формировать точки соединения на изолированных проводах с высокой точностью. Лазерная технология и контролируемое смачивание поверхности обеспечивают точное нанесение расплавленного припоя в запрограммированные точки, что позволяет соединять тысячи микрочипов более чем 20 000 электрическими контактами.

Полоса соединённых цифровых светодиодов была интегрирована в многослойное оптоволокно методом термического вытягивания. Этот метод позволяет формировать чувствительные к прикосновениям и пиксельные слои в нитях толщиной всего в миллиметр, обеспечивая гибкость и компактность конструкции. Слой под светодиодами реагирует на тактильные взаимодействия: при нажатии на оптоволокно замыкается электрическая цепь, позволяя определить местоположение касания и активировать соответствующий пиксель.

Доцент Худиев подчеркнул, что «оптоволокно обладает одномерной аксиально-симметричной геометрией, что затрудняет создание сложных электронных схем. Новая архитектура межкомпонентных соединений позволила преодолеть это ограничение, интегрируя и соединяя тысячи микроэлектронных устройств вдоль оптоволокна.»

Функциональность и надёжность

В прототипе, разработанном командой, 54 оптоволоконных кабеля, каждый из которых содержит 96 светодиодов, были вплетены в предплечье, образуя дисплей с разрешением 96 на 54 пикселя (168 на 105 мм) и частотой обновления 30 кадров в секунду при 8-битной глубине цвета. Каждый кабель имеет независимый управляющий канал, обеспечивая устойчивость системы к отказам отдельных компонентов. В случае повреждения одного кабеля соседние продолжают функционировать, а система способна распознавать множественные касания одновременно.

Кроме того, в «рукав» были интегрированы периферийные оптоволоконные кабели, включающие микрофон, динамик и датчики для отслеживания движения, определения направления на север, измерения температуры и освещённости окружающей среды. Эти компоненты обеспечивают функциональность, аналогичную ранним моделям смартфонов: калькулятор, фотогалерея, воспроизведение видео с частотой 30 кадров в секунду, компас, голосовые команды, приём изображений по Bluetooth и автоматическое регулирование яркости экрана.

Важно отметить, что текстильная структура сохраняет все эксплуатационные характеристики обычной одежды. Светоотдача и тактильная чувствительность остаются практически неизменными после 50 стирок с использованием стандартных моющих средств и после 1000 циклов сгибания с радиусом изгиба 5 мм. Дисплей обладает высокой воздухопроницаемостью, сопоставимой с хлопком, полиэстером и джинсовой тканью, и не вызывает дискомфорта при контакте с кожей.

Перспективы и возможности

Разработка микрочипов меньшего размера и более тонких волокон открывает перспективы для создания более крупных и чётких дисплеев. Благодаря распределению дисплея и чувствительных элементов по всей длине волокна, технология может быть интегрирована в стандартные текстильные процессы, такие как вязание, ткачество и вышивка на промышленных машинах.

Особенно перспективным направлением является использование этой технологии для мониторинга здоровья и предоставления тактильной обратной связи.

Подготовлено ТИАП по материалам nus news.

Понравилась ли Вам статья?