Умная одежда это что

Что такое технология умной одежды и как она работает

Современные технологии производства тканей включают в себя интеллектуальную трансформацию одежды для получения определенного результата. С помощью технологии можно изменить дизайн одежды, чтобы она могла менять цвет, блокировать солнечный свет, собирать медицинские показания, излучать вибрации или даже отображать пользовательские сообщения.Вот некоторые из самых удивительных достижений в области технологии «умных» тканей.

реклама

Кольчужная ткань для умных экзоскелетов

Кольчуги или кольчужные рубашки использовались в средние века, но они, конечно, вышли из моды, верно?

Ошибаетесь. Они лишь трансформировались в нечто иное. В 2021 году инженеры из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Наньянского технологического университета (NTU) в Сингапуре создали материал, похожий на кольчугу, который может менять своё состояние, становясь более прочным и выдерживая при этом нагрузку, в 50 раз превышающую его собственный вес.

Чтобы создать ткань, команда послойно соединила полые пластиковые или напечатанные на 3D-принтере алюминиевые элементы, которые сцеплялись между собой, позволяя им менять форму, но сохранять свою жесткость. По такому же принципу пакет с запечатанным в вакууме рисом становится жестким, так как у зерен нет места для движения. В таком состоянии ткань может выдерживать до одного килограмма веса, что больше, чем любая другая «умная» ткань, разработанная на сегодняшний день.

реклама

Самоочищающаяся одежда

В 2016 году ученые из Мельбурнского королевского технологического института в Австралии разработали самоочищающуюся ткань путем «выращивания» наноструктур меди и серебра на хлопковых волокнах ткани

реклама

Процесс формирования металлических наноструктур на ткани заключался в обработке хлопковой ткани кислотным раствором хлорида олова, с последующим погружением ткани в раствор соли палладия, в результате чего на волокнах формировались палладиевые нити. И наконец, с помощью растворов содержащих ионы меди и серебра удалось вырастить фотоактивные металлические наноструктуры.

Атомы металла в этих наноструктурах возбуждаются светом. Под воздействием света материал способен расщеплять органические вещества, очищаясь от пятен и грязи менее чем за шесть минут. Изобретение может оказаться полезным в таких отраслях промышленности как агрохимия и фармацевтика, но предстоит еще много работы по оптимизации метода. В частности необходимо предотвратить попадание частиц металла в сточные воды, (например в процессе стирки), что может привести к экологическим проблемам. Наночастицы серебра используемые для предотвращения запахов, убивают бактерии, но при определенных условиях они могут превратиться токсичные соединения.

Ткани, которые охлаждают

Использование кондиционеров и электрических вентиляторов для охлаждения составляет почти 20% от общего потребления электроэнергии в зданиях. А что если бы люди могли вообще не обогреваться?

реклама

В 2020 году группа исследователей из Стэнфордского университета (США) и Нанкинского университета (Китай) модифицировала шелковую ткань. Поскольку шелк отражает большую часть солнечного света, попадающего на него, он остается прохладным. Но ученые решили увеличить коэффициент отражения солнечного света и довели его до 95%. Таким образом, им удалось сделать шёлк на 3,5°C холоднее, чем окружающий воздух при солнечном свете.

Ученые добились этого, добавив в волокна шелка наночастицы оксида алюминия. Такие частицы отражают солнечный свет в ультрафиолетовом диапазоне. В результате испытаний новой ткани температура поверхности кожи осталась на 12,5°C ниже, чем при использовании одежды из обычного хлопка.

На первом этапе тестирования ученые использовали имитацию кожи, сделанную из силикона, покрыв её искусственным шёлком. Под воздействием прямых солнечных лучей температура имитации оставалась на 8°C ниже, чем при использовании натурального шёлка.

Затем они сшили из искусственного шелка рубашку с длинными рукавами и испытали её на добровольце при температуре 37°C. Проанализировав инфракрасные снимки, исследователи обнаружили, что модифицированный шелк нагревается не так сильно, как натуральный или хлопковый текстиль.

Более чем за год до этого группа исследователей из Национального института графена при Манчестерском университете разработала новый «умный» текстиль для теплоадаптивной одежды, используя инфракрасную излучательную способность (способность излучать энергию) графена.

Одежда для сбора энергии

В 2016 году исследователи из Технологического института Джорджии в Атланте создали ткань, которая может получать энергию, как от солнечного света, так и от движения человека.

Для ее изготовления команда переплела между собой нити шерсти, солнечные элементы из легких полимеров и трибоэлектрические наногенераторы на основе волокон, которые генерируют небольшое количество электроэнергии от механических воздействий, таких как вращение, скольжение или вибрация.

Ткань толщиной 320 микрометров обладает высокой гибкостью, воздухопроницаемостью и легкостью. Команда предполагает, что однажды ее можно будет интегрировать в палатки, шторы или даже одежду, а когда-нибудь эта технология поможет нам заряжать свои телефоны прямо по дороге на работу.

Программируемые волокна

В июне 2021 года инженеры из Массачусетского технологического института разработали «программируемые волокна», которые позволят хранить данные в одежде.

Волокна состоят из кремниевых чипов, электрически соединенных друг с другом. Таким образом, они имеют определенную емкость для хранения файлов, способную проработать до двух месяцев без дополнительного питания.

По словам старшего специалиста Йола Финка, эти цифровые волокна могут также служить в качестве датчиков для контроля физических показателей и, возможно в будущем для обнаружения заболеваний, особенно если в них будет встроена нейронная сеть. Нейронная сеть может помочь предсказать активность пользователя и особенности его тела и в конечном итоге позволит обнаружить проблемы со здоровьем на ранней стадии.

Одежда для биометрического мониторинга

Созданное компанией Myant, нижнее белье способно измерять уровень стресса, время пребывания в неподвижном состоянии, овуляцию, усталость водителя и многие другие параметры организма человека.

В 2020 году исследователи MIT также создали моющийся датчик, который отслеживает, жизненные показатели владельца и в перспективе может стать следующей важной вехой в области дистанционного здравоохранения.

Тем временем, исследовательский центр Empa в Швейцарии интегрировал оптические волокна в «умный» текстиль для контроля кровоснабжения кожи, чтобы избежать возникновения пролежней у неподвижных пациентов.

В свою очередь, датская компания Edema ApS создала стираемые чулки, модифицированные для обнаружения изменений объема ног, что особенно полезно для пациентов, страдающих от скопления жидкости или больных тромбофлебитом.

Существует множество вариантов применения «умной» одежды, и в ближайшее время их появится еще больше. И хотя умная одежда, возможно, еще не стала мейнстримом, когда-нибудь она может совершить революцию в мире нашей одежде.

Источник

Что такое «умная одежда», кому и зачем нужна «умная» одежда

Одежда для здоровья — это, по сути, «умная» одежда с электронной «начинкой». Она полезна тем, кто следит за организмом или страдает хроническими заболеваниями и нуждается в постоянном наблюдении. Встроенные электронные датчики и биосенсоры контролируют биометрические показатели владельца: пульс, давление, дыхание, температуру.

Эксперименты со смарт-одеждой начались ещё в 1968 году. Тогда мир увидел светящиеся в темноте платья и ремни со встроенным сигналом сирены. Почти 20 лет назад Philips и Levi Strauss & Co презентовали коллаборацию — куртку со встроенным MP3-плеером, стереонаушниками, мини-микрофоном, сотовым телефоном, гарнитурой и пультом управления.

Позже к производителям смарт-одежды присоединились и спортивные бренды. Они начали создавать форму для тренировок с сенсорами, которые синхронизируются с приложением на телефоне и передают данные о пульсе, давлении, физической активности, потраченных калориях. Так, в 2011 году adidas представил «умные» бутсы Adizero f50 со встроенным чипом, который измеряет пульс, скорость движения, количество шагов и их длину. Через два года немецкий бренд объединился с Google и разработал говорящие кроссовки, которые умеют давать советы, хвалить за тренировки и ругать за лень.

Несколько лет спустя появился смарт-бюстгальтер OMsignal, отслеживающий частоту сердечных сокращений, после — ремень Samsung с датчиками контроля веса, а позже — футболка Lenovo, которая предупреждает о сердечном приступе. На этом производители не остановились, и со временем «вещей-гаджетов» стало ещё больше. Вполне возможно, скоро предметы гардероба, которые помогают контролировать здоровье, станут частью повседневной жизни. А пока расскажем, что дизайнеры предлагают уже сейчас.

Носки для людей с диабетом

Пациенты с диабетом часто сталкиваются с отёками ног — ткани и кожа в этом случае становятся более уязвимыми для травм и инфекций. Производители медицинского стартапа Siren Care решили бороться с этой проблемой и разработали «умные» носки с датчиками температуры, которые предупреждают развитие опухоли у диабетиков.

Сенсоры, которые вплетены в ткань носка, передают данные в приложение Siren, которое можно установить на смартфон. В случае повышения температуры программа предупреждает пользователя о необходимости скорректировать активность или обратиться к врачу.

Источник

«Умная одежда» будущего: есть ли потенциал?

Курточка Google Jacquard

Одежда, возможно, является следующим логичным шагом в эволюции гаджетов. Подобно тому, как смартфоны однажды отвязали своих пользователей от настольных компьютеров, курточки и футболки с электронным текстилем могут сделать присутствие смартфона в кармане совсем не обязательным. По сравнению с любыми другими девайсами у одежды есть несколько преимуществ. Во-первых, большая площадь, за счет чего её, например, можно использовать в виде солнечной батареи. Во-вторых, она всегда на вас и прилегает к телу, что полезно для отслеживания сердцебиения и других показателей.

От стационарных компьютеров мы пришли к ноутбукам, от ноутбуков – к смартфонам, от смартфонов – к браслетам и умным часам. Теперь многие компании спрашивают – куда идти дальше? И вот уже Apple подает патент на «одежду, подключающуюся к электронике».

Перспективы у индустрии большие, а некоторые любопытные «вещи-гаджеты» уже выпущены. Как обычно, есть и хорошие идеи, и несколько блинов комом.

Успешные (?) варианты

Некоторая «продвинутая» одежда уже продается, и на неё, что удивительно, находится немало покупателей. Мы постоянно доставляем из Америки такие товары, в том числе даже с Kickstarter. Начиная от рукавиц с подогревом, спасающих ваши пальцы, и заканчивая специальными купальниками с датчиками ультрафиолета, предупреждающими загорающих, если они скоро могут получить солнечный ожог. Из последних перспективных «нарядов-гаджетов» можно выделить:

К тому же – в этой кофте есть порт для подключения смартфона. Аккумулятор для подогрева используется достаточно емкий (5000 мАч), так почему бы и не подзарядить смартфончик в процессе? При этом кофту спокойно можно стирать, только, конечно, предварительно требуется вытащить аккумулятор. Пользователи вроде бы пока очень довольны – особенно учитывая годовую гарантию и 30-дневную гарантию возвращения денег, если что-то в «одежде-гаджете» им не понравилось.

2. В конце 2018-го компании Google и Levi’s создали умную куртку Jacquard, которая, например, в случае потери смартфона сообщает об этом своему владельцу. Такая функция называется Always Together. Она связывает смартфон и умную куртку и отправляет пользователю сообщение, если расстояние между предметами сильно увеличилось. Например, это может произойти, если пользователь оставит смартфон в автобусе.

При потере телефона рукава куртки начинают мигать и вибрировать. В умную куртку уже встроена функция поиска телефона, при активации которой смартфон начинает звонить на полную громкость.

Разработка Google и Levi’s также поддерживает сенсорный ввод, через который можно управлять музыкой и навигатором на смартфоне. Этот же ввод (на рукаве) позволяет работать с многими другими функциями смартфонов с Android или iOS.

3. А в Китае тем временем, чтобы не отставать, создали «умную футболку», которая предупредит сердечный приступ. Над этим проектом занимались ученые из Lenovo и Юго-Восточного Университета Цзянсу. Их одежда наблюдает за состоянием сердца и предупреждает владельца о первых тревожных симптомах.

Одежда получила название Smart Vest. Выглядит она как обычная компрессионная футболка, но в ней встроены различные беспроводные электроды и сенсоры, следящие за ЭКГ, регистрирующие звуки сердцебиения, давление и дыхание в непрерывно течение 24 часов.

Помимо этого, на смартфон устанавливается специальное приложение, которое выгружает все данные в облачное хранилище. Выгрузка происходит раз в сутки, после чего футболка начинает новый цикл регистрации.

Уже в хранилище система искусственного интеллекта анализирует данные и выдает результат. Кроме того, сами носители умной одежды могут следить за интересующими показателями и отправлять их врачу. Один из авторов разработки доктор Лю Чэнъюй отмечает, что приложение способно ставить диагноз и даже предсказывать серьезные поражения сердца:

Самое лучшее время для выявления и лечения сердечного приступа – за 8 часов до остановки сердца. Но при этом аномальная активность сердечной мышцы становится видна на ЭКГ за 2-3 дня до приступа. Созданная нами система способна постоянно следить за человеком и предупредить его в случае опасности. Футболка уже прошла серию тестов на добровольцах и показала отличные результаты.

Корейцы тоже стараются не отставать. У них над самыми перспективными технологиями работает Samsung. Её секретная лаборатория C-Lab разрабатывает, в числе прочего, пояс, сообщающий, если вы начинаете набирать килограммы, и стильный бизнес-костюм со скрытыми в манжетах NFC-кнопками (полезный для разблокировки смартфонов, включения записи звука, обмена цифровыми бизнес-карточками, работы с проекторами и другими девайсами). Также Samsung планирует выпустить футболку для гольфа, отслеживающую и корректирующую ваши удары, и целый ряд различной умной одежды для тренировок.

Не видите ничего необычного в поясе? Здесь есть USB-порт!

А Pizza Hut в прошлом году потроллила своих покупателей, выпустив умные кроссовки, которые могут заказывать пиццу и ставить телевизор на паузу. Мол, типа, мы знаем, кто наша целевая аудитория, и теперь вам даже не надо тянуться за телефоном или за пультом, сидите и толстейте.

Главные фейлы

Отрасль находится в самом начале роста, и потому почти про каждый проект можно сказать, что он «перспективный». Всё зависит от того, как использовать и как рекламировать технологию. Но о некоторых проектах уже ясно, что они провалились.

Идея компании была в том, что так она создаст «эффективное микро-сообщество послов нашего бренда». Чип будет учитывать перемещение покупателей, так что бренд увидит, как часто и как долго люди носят одежду Tommy Hilfiger. В каких районах они проживают, как часто заходят в «правильные» магазины. А если подключить свою одежду к приложению Tommy Jeans Xplore, вы также будете набирать очки, как в какой-то игре. Чем чаще вы носите вещи бренда, чем чаще посещаете его магазины – тем больше очков зарабатываете. В итоге эти очки можно потратить на билеты на концерты, благотворительность или скидки на другие вещи бренда.

Отлично! Но зачем это нужно самим пользователям? Полезную функциональность, как в том же Levi’s Jaquard, здесь даже не пробовали внедрять. Накопленные бонусы не перебивают повышенной цены купленной «одежды-девайса». И главное – многие высказали беспокойство по поводу безопасности личных данных о перемещении владельцев. Не всем комфортно понимать, что какая-то компания знает, где они находятся в любой момент. На что Tommy Hilfiger ответили, что чип, если хочется, можно отключить. Но тогда и бонусов не будет.

В итоге продукт оказался одним из самых больших фейлов компании. Вплоть до того, что за свои бонусы люди так ничего и не купили (они накапливались слишком медленно, чтобы что-то себе можно было позволить). Прошло меньше года, но продукты на сайте уже не продаются, хотя страница осталась. Приложение на App Store, необходимое для «запуска» джинсов, тоже оказалось провалом. Одежда некоторое время висела в продаже у магазина GAP, доставку с которого мы совершаем. Там идут постоянные распродажи 60-80%, и, видимо, по таким акциям раскупили её остатки. Легендарная марка пропала почти без следа, даже на Reddit её не вспоминают.

Хорошо бы, если бы такие примеры стали уроками для следующих поколений умной одежды. Потому что полезных применений у неё может быть море. И даже технологии для этого в последнее время уже появились.

Потенциал одежды будущего

Главная проблема «умной одежды» сейчас состоит в том, что аккумуляторы и цифровые дисплеи пока что являются слишком тяжелыми и плохо гнутся. Вставлять их в одежду для каждодневной носки – задача не из простых. Электронные текстили получаются тяжелыми, неудобными или чересчур дорогими в производстве.

Тысячи исследователей сейчас работают над созданием легкой и гибкой материи, которая была бы достаточно плотной и стойкой, приятной для кожи и могла бы выполнять различные полезные задачи. Даже куртка Google Jacquard рекомендована только для 10 циклов стирки. Если «одежда-гаджет» войдет в обиход, вплоть до бюстгальтеров, трусов и носков, как многие пытаются сделать, одна должна выдерживать намного больше циклов стирки, плюс – по меньшей мере тысячу часов постоянного трения при носке.

Как только эта проблема будет решена (и за нормальную цену) – почти все становится возможным. Некоторые технологии, необходимые для выпуска одежды будущего, уже готовы. Осталось только придумать, как применить их на практике. Самые перспективные разработки сейчас идут в шести направлениях:

1. Изменение дизайна под настроение. Одежду можно будет менять, как обои на смартфоне. Только вопрос времени. Можно будет подстроиться под погоду, под ситуацию, под настроение. Одна и та же курточка подойдет и для романтического свидания, и для деловой встречи, и для игр во дворе (особенно для пряток!). Можно будет купить одну вещь, и ходить в ней хоть каждый день, изобретая всё новые и новые комбинации цветов.

Такая технология уже существует: исследователи из Университета Центральной Флориды (UCF) в Орландо создали ткань, меняющую цвет по нажатию на смартфон. Каждая прядь содержит медную проволоку в полимерной обмотке. Полимер может быть нейлоном, полиэстером или любым другим материалом, говорит один из разработчиков Джош Кауфман. Вес изделия, правда, пока что не подойдет для самых тонких натур.

Ткани, способные хранить пароли, сейчас создаются с помощью серебра или меди. Обычно магнитные полюса атомов в этих металлических нитях направлены в случайных направлениях. Но если к ткани поднести магнит, все полюса в этой её части выравниваются, заряжаясь или отрицательно, или положительно. Магнитные ориентации атомов хранят немного данных – единиц или нулей – которые может прочитать магнитометр.

3. Точные упражнения. Одежда может научить вас держать клюшку, играть на пианино или просто сидеть в правильном положении. Сенсоры в ткани прямо на вашем теле работают намного точнее, чем датчики на фитнес-браслете или чем софт в камере, записавшей ваши тренировки на видео. Умная одежда может чувствовать ваше сердцебиение, особенности движения вашей руки, вашу позу. Она понимает, где на неё давят сильнее, а где слабее. Применений этому может найтись масса – не только в плане тренировок, но и в плане оценки состояния нашего с вами здоровья.

Материал для этого уже разработан – гибкие датчики движения, создаваемые из углеродных нанотрубок. Засекают даже малейшие растягивающие или сжимающие деформации, весят не больше обычной ткани. Нанотрубки примерно в 50 000 раз тоньше человеческого волоса. Материал называется buckypaper, о его первом применении в «умной одежде» научную статью (PDF) можно почитать здесь.

4. Да будет свет! Одежда будущего сможет светиться – а-ля «Трон: Наследие». Это уже используется в ограниченном количестве – в некоторой одежде для велосипедистов, которая не просто отражает, но и генерирует свет, чтобы тебя могли четко видеть в том числе пешеходы на темной улице. Но новые технологии позволяют вывести эту идею на следующий уровень.

Актриса Клэр Дейнс на бал костюма Met Gala в 2016-м пришла в вечернем платье, украшенном светодиодами. Выглядело шикарно, фото до сих пор ходят по всему интернету. Но у неё были обычные светодиоды, основанные на полупроводниках. Для повседневной носки они не подходят: слишком хрупкие и жесткие. Сеонил Квон, корейский инженер в KAIST в Тэджоне, со своей командой разработал ткань, светящуюся в темноте, если к ней подключить батарейку. Для этого они используют OLED – куда более тонкие и, как он говорит, надежные. Обычно OLED размещают на пластике или стекле, но их органические светодиоды, толщиной всего 200 нанометров, находятся в полиэфирной пленке. Та ламинируется на ткань, изготовленную из тончайших, но плотных полиэфирных волокон. Получается еще более гибкий материал, чем тот, который используется для изготовления гибких дисплеев.

5. Зарядка от Солнца и мышц. После целого дня работы вряд ли кто-то мечтает, приходя домой, по очереди подключать на зарядку носки, штаны, футболку, рубашку и все остальное. Поэтому умной одежде нужны как минимум аккумуляторы, а в идеале – способ подзарядки, который не зависит от того, есть ли у вашего друга дома нужное зарядное устройство.

Здесь у одежды есть большое преимущество перед обычными гаджетами. Большая площадь позволяет ей эффективнее собирать солнечную энергию. А материал возле коленей, локтей, таза и плеч также может подзаряжаться от ваших движений. Такую ткань ученые уже разработали. Причем она абсорбирует оба типа энергии одновременно. Один слой такой ткани имеет толщину всего 320 мкм, так что её можно интегрировать в любую одежду, а также в шторы, палатки и прочее. Кусок текстиля размером 4х5 см смог зарядить коммерческий конденсатор емкостью 2 мФ до 2 Вольт за 1 минуту. Для этого ему понадобилась только энергия Солнца – в присутствии механических возбудителей, таких как движения человека и ветер. По словам ученых, их ткань может непрерывно питать электронные часы, подзаряжать смартфон или вызывать реакцию расщепления воды.

За прием солнечной энергии отвечают более-менее обычные, только тонкие, полупроводники и фотоэлектрические провода, похожие на те, которые используются в солнечных батареях. А за переработку энергии движения в электричество отвечают полоски тефлона, хорошо принимающего электроны, переплетенные с медными проводами, которые хорошо отдают электроны. Когда ткань сжимается или сгибается, часть электронов из меди перетекает в полоски тефлона, и ткань вырабатывает электричество.

6. Ходячий генератор. Если заполнить одежду термоэлектрическими генераторами, даже тепло тела в теории может быть превращено в электричество. Над этим работают исследователи из Университета штата Северная Каролина. Их генераторы пока что размером с кнопку. Каждый содержит сетку полупроводниковых стержней, зажатых между двумя керамическими плитами. Если одна плита (одна сторона генератора) теплее другой – скажем, если она находится в контакте с вашей кожей – электроны с теплой стороны стержня начинают бежать к более холодной стороне, создавая крошечное напряжение. Соединяя каждый положительный конец стержня с отрицательным концом следующего можно суммировать все эти напряжения, как при укладке батареек в фонарике, и получить что-то более-менее существенное.

К разработке умной одежды хочет присоединиться и Apple. В январе этого года техногигант подал патент на «изделие на тканевой основе», которое может подключаться к «электрическим девайсам». Одежда Apple будет состоять из материала, в котором будут находиться «проводящие» и «изоляционные» волокна. Проводящие нити будут находиться во внутренних слоях плетения и обеспечивать распространение электрического сигнала во все части такой одежды. Из изоляционных нитей создадут внешние слои одежды, чтобы предотвратить любой контакт кожи носителя (или других людей) с проводящими волокнами.

Предполагается, что с такой технологией Apple создаст одежду, подключающуюся к iPhone. Она будет информировать своего владельца о состоянии его здоровья, выводить нужную информацию на экран смартфона и проигрывать музыку с помощью встроенных наушников. От патента до реального девайса у Apple обычно проходит минимум несколько лет, поэтому умной одежды с логотипом надкушенного яблока, скорее всего, можно не ждать раньше 2021-го. Но главное здесь то, что если уж Apple чем-то заинтересовалась, другие инвесторы и эксперты тоже скоро обратят на это свое внимание. Так что курточка, свободно меняющая свой внешний вид, уже тоже может быть не за горами.

Источник