Учени от ETH Цюрих създадоха нова технология за интелигентен текстил, използваща звукови вълни

20.05.2025   |   Начало»Технологии

Редактор
Мира Станкова

Редактор
Мира Станкова

Представете си да носите тениска, която следи дишането ви, или ръкавици, които преобразуват движенията на ръцете ви в команди към компютъра ви. Изследователи от ETH Цюрих, ръководени от Даниел Ахмед – преподавател по акустична роботика за науките за живота и здравеопазването, обявиха, че са поставили основите за създаването именно на такива текстилни продукти. За разлика от предишни постижения в тази област, които обикновено използват електроника, изследователите от ETH разчитат единствено на акустични вълни, преминаващи по оптични влакна. Това прави измерванията по-прецизни, а платовете – по-леки, по-дишащи и по-лесни за пране. "Те също така не са скъпи, защото използваме вече съществуващи материали, а енергопотреблението е много ниско", посочва Ахмед.
 
Изследователите наричат своето изобретение SonoTextiles. Те са трансформирали обикновени тъкани в интелигентни сензори, които реагират на допир, натиск и движение. "Проучвания в сферата на интелигентните тъкани, базирани на акустиката, вече са правени, но ние сме първите, които използват оптични влакна в комбинация със сигнали, които използват различни честоти", обяснява Инцян Уанг, първи автор на статията, публикувана в сп. Nature Electronics.
 
Изследователите вплитат оптични влакна в плата на равни интервали. В единия край на всяко от оптичните влакна има малък предавател, който излъчва звукови вълни. Другият край е свързан към приемник, който измерва дали вълните са се променили.
 
Всеки предавател работи на различна честота. Това означава, че изисква малка изчислителна мощ, за да определи звуковите вълни по кое влакно са се променили. Предишните интелигентни платове често са се сблъсквали с претоварване с данни и проблеми с преноса на сигнала, тъй като мястото на всеки сензор трябва да се определя индивидуално. "В бъдеще данните ще могат да се изпращат директно до компютър или смартфон в реално време", смята Ахмед.

Широк кръг от приложения в ежедневието

Когато оптичното влакно се движи, дължината на акустичните вълни, преминаващи през него, се променя, докато те губят енергия. В случая с тениската това може да се дължи на движението на тялото или дори на дишането. "Използвахме честоти в ултразвуковия обхват, около 100 (KHz) – далеч отвъд обхвата на човешкия слух, който е между 20 Hz и 20 KHz", отбелязва Уанг.
 
Изследователите демонстрират, че концепцията им работи в лабораторни условия. В бъдеще SonoTextiles може да се използва по различни начини – като риза или тениска за мониторинг на дишането при пациенти с астма и изпращане на сигнал в случай на спешен случай. В спорта атлетите могат да получават анализ на движенията си в реално време, за да оптимизират представянето си и да се предотвратяват травми. Тази тъкан има потенциала и да предава език – ръкавици с тази технология биха могли да осигуряват симултанен превод на движенията на ръцете в писмен текст или говор. Те също така биха могли да се използват в среда с виртуална или обогатена реалност.
 
"SonoTextiles може дори да следи за стойката на човек и да подобрява качеството му на живот като асистираща технология", добавя Чаочао Сън, съавтор на проучването. Хората, които искат да подобрят стойката си, биха могли да получават целенасочена обратна връзка, за да коригират неправилната си стойка. Текстилът би могъл и да съобщава, когато потребител на инвалиден стол трябва да смени положението на тялото си, за да избегне наранявания, причинени от притискане.
 
Въпреки че възможностите за използване на SonoTextiles в ежедневието са големи, Ахмед смята, че има още какво да се подобри по отношение на практическото приложение. Стъклените микровлакна работят добре като звукови проводници в лабораторията, но може да се счупят при всекидневна употреба. "Красотата е в това, че можем лесно да заменим стъклените влакна с метални. Звукът ефективно преминава по метал", обяснява Ахмет, добавяйки, че екипът би искал да разшири проучването в тази посока, а и в други приложения. Изследователите сега искат да направят системата по-здрава и да проучат как електрониката може по-добре да бъде интегрирана в текстила.

Ключови думи: ETH Цюрих   интелигентни тъкани  

Област: Технологии