Сингапур ғалымдары киімнің жеңіне сенсорлы экран тікті

Сингапур ұлттық университетінің (NUS) инженерлері киімнің жеңіне 54 арнайы талшық тоқыды. Олардың әрқайсысы бір мезгілде пиксельдер қатарының да, жанасуды сезетін датчиктің де қызметін атқарады.

Нәтижесінде ғалымдар киімге кіріктірілген әлемдегі алғашқы сенсорлы экранды жасап шығарды. Ол сурет пен бейне көрсете алады, саусақпен басқанды сезеді және басқа құрылғыларға сымсыз қосылады. Ең бастысы, жең өзінің икемділігін сақтап, ауа өткізеді әрі жууға да жарамды.

Жеңдегі цифрлық интерфейс

Мұндай технологияны бұған дейін Google мен Levi’s компаниялары да жүзеге асырып көруге тырысқан. 2017 жылы олар Jacquard жобасы аясында тоқ өткізетін жіптер тоқылған Commuter Trucker джинс күртесін сатылымға шығарды. Оның жеңіндегі манжетті саусақпен түрту немесе сипау арқылы музыканы ауыстыруға, қоңырауды қабылдамауға және жол жүру уақытын білуге болатын. Алайда ол күртеде экран болған жоқ: мата тек сенсорлы панель қызметін атқарды, ал электронды бөлшектер манжетке бекітілетін шағын құрылғының ішіне орналастырылды.

Біз күнделікті қолданатын телефон мен ноутбук экрандары – кескін көрсететін жалпақ әрі қатты панельдер. Ал мата бір-бірімен өрілген жіңішке жіптерден тұрады. Сондықтан жіп секілді иілгіш материалдың ішіне толық түсті сенсорлы дисплей орнату осы уақытқа дейін мүмкін болмай келген.

Талшықтың пішіні бір өлшемді әрі осьтік симметриялы. Сол себепті оған кәдімгі екі өлшемді электроникаға арналған әдістермен күрделі схемалар құрастыру өте қиын, – дейді зерттеу жетекшісі, NUS Дизайн және инженерия колледжінің өкілі Турал Худиев.

Бұл мәселені шешу үшін зерттеушілер жіңішке сымдардың бойына микрочиптерді қажетті жерлерде ғана жалғауға мүмкіндік беретін жаңа әдіс ойлап тапты. Алдымен лазер сымның оқшаулағыш қабатын тек жалғау қажет нүктелерде ашады. Содан кейін балқытылған дәнекер сол ашық жерлерге ғана бағытталып, микрочиптерді сыммен берік байланыстырады. Осылайша, сымның кез келген тұсына емес, алдын ала белгіленген нүктелеріне ғана электрлік жалғау жасауға болады.

Осы әдістің көмегімен ғалымдар 5 мыңнан астам микрочипті 20 мың электрлік байланыс арқылы біріктірген. Содан кейін өзара жалғанған жарықдиодтардан тұратын таспаны термиялық созу әдісімен көпқабатты талшықтың ішіне орналастырды. Оның қалыңдығы – небәрі 1 миллиметр, ал ұзындығы – 10 метр.

Жарықдиодтардың астында сенсорлы қабат орналасқан. Саусақпен жіпке басқанда электр тізбегі тұйықталып, жүйе жанасудың қай тұста болғанын анықтайды. Содан кейін сол жерге сәйкес келетін пиксель жанады.

Білекке орнатылған экран

Ғалымдар жасаған алғашқы үлгіде осындай 54 талшық жеңге тігілген. Әр талшықта 96 жарықдиод бар. Соның нәтижесінде өлшемі 168 × 105 миллиметр болатын, ажыратымдылығы 96 × 54 пиксель экран пайда болды. Ол секундына 30 рет жаңарып, 8 биттік түс тереңдігін қолдайды.

Әр талшық жеке басқару арнасына қосылған. Сондықтан бір жіп істен шықса да, қалғандары жұмысын жалғастыра береді. Бұған қоса, жүйе экранның бірнеше нүктесіне бір мезгілде тигенді ажырата алады.

Жеңге негізгі экранмен қатар қосымша талшықтар да тоқылған. Олардың ішіне микрофон, динамик, қозғалыс, температура және жарық датчиктері, сондай-ақ магниттік компас орнатылған.

Турал Худиевтің айтуынша, жобаның басты жетістігі – кәдімгі жіпке ұқсайтын, бірақ ішінде электронды бөлшектері бар талшықтардан тұтас графикалық интерфейс құрастыру мүмкіндігі. Зерттеу авторлары мұндай киім болашақта адамның денсаулығына қатысты деректер мен цифрлық құрылғыларды басқаруға арналған тікелей интерфейске айналуы мүмкін деп есептейді. Бұл үшін бөлек қатты экран қажет болмайды.

Роботтарға арналған жасанды теріге де пайдасы тиюі мүмкін

Бұл технологияның тағы бір ықтимал қолданылу саласы бар. Зерттеу авторлары баспасөз хабарламасында оны арнайы атап өтпегенімен, жаңалық роботтар мен протездерге арналған электронды тері жасауға да көмектесуі мүмкін.

Мұндай құрылғыларды әзірлеудегі басты қиындықтардың бірі – датчиктерді бір-бірімен байланыстыратын сымдардың көптігі. Датчиктер неғұрлым тығыз орналасса, оларға қажет сымдар да соғұрлым көбейеді. Ақырында сымдардың өзі датчиктерден көбірек орын алуы мүмкін.

Ал сингапурлық ғалымдар жасаған технологияда мыңдаған микрочип қалыңдығы небәрі бір миллиметр болатын талшықтың ішіндегі ортақ жіңішке сымдарға біріктірілген. Сондықтан бұл тәсіл болашақта роботтарға немесе протездерге арналған сезімтал жасанды тері жасауда да пайдалы болуы ықтимал.