Исследователи Массачусетского технологического института и нескольких университетов Швеции представили новый тип волокна, и которого можно делать одежду с тактильной обратной связью в виде давления, бокового растяжения или вибрации. Команда предполагает, что такие ткани могут быть использованы в одежде, которая поможет тренировать певцов или спортсменов лучше контролировать свое дыхание, а также для реабилитации пациентов, которым нужно восстановить режим дыхания.
Многослойные волокна OmniFibers содержат в центре жидкостный канал, который может активироваться соответствующей системой. Она управляет геометрией ткани путем создания давления благодаря текучей среде, такой как сжатый воздух или вода, что наделяет волокна свойствами искусственной мышцы. Мягкий волокнистый композит, который напоминает пряжу, имеет пять слоев: внутренний канал для текучей среды, эластомерную трубку на основе силикона, содержащую рабочую жидкость, мягкий растягиваемый датчик, который определяет деформацию как изменение электрического сопротивления, плетеный полимер и растягиваемую внешнюю сетку, которая контролирует размеры волокна, а также неэластичное волокно, которое ограничивает растяжимость.
Волокна также содержат датчики, которые могут обнаруживать и измерять степень их растяжения. Отдельные датчики предназначены для мониторинга различных групп мышц при вдохе и выдохе и могут воспроизводить отдельные движения, чтобы стимулировать активацию каждой группы мышц.
Волокна являются тонкими и достаточно гибкими, чтобы их можно было сшивать, ткать или вязать на обычных машинках. Технология OmniFibers позволяет встраивать волокна в различные формы ткани. Их внешний слой изготовлен из материала типа полиэстера, чтобы не раздражать кожу.
Команда использовала волокна при создании нижнего белья, которое стимулирует оптимальную осанку и модели дыхания для вокального исполнения. Затем исследователи попросили певца выступить в этой одежде и записали данные с датчиков. Эти данные преобразовали в соответствующую тактильную обратную связь.
Хотя первоначальное тестирование проводили на исполнителе, тот же подход может быть использован, чтобы помочь спортсменам узнать, как лучше всего контролировать свое дыхание. Не исключено, что умный текстиль поможет пациентам восстанавливаться после серьезной операции или респираторного заболевания, такого как коронавирус, либо станет альтернативным методом избавления от апноэ.
Исследователи намерены усовершенствовать технологию, включая электронику и систему подачи сжатого воздуха, а также производить более длинные волокна. В ближайшие месяцы с помощью умного текстиля будут изучать различные виды двигательных практик, в том числе хореографов и танцоров.
Ранее инженеры МТИ уже представили программируемое волокно. Это первая реализация ткани со способностью хранить и обрабатывать данные в цифровом виде. Новое волокно было создано путем помещения сотен кремниевых микросхем в преформу, которая затем использовалась для создания полимерного волокна.
