Этот умный вязаный материал может переключать выключатели, считать ваши шаги и даже менять форму.

      Для большинства из нас вязание ассоциируется с свитерами, шарфами и, возможно, с амбициозной бабушкой, решившей сделать зиму более модной. Однако исследователи Гарвардского университета имеют гораздо более футуристичное видение. Они преобразовали обычную вязаную ткань в программируемый материал, способный изменять форму, действовать как электрический переключатель, чувствовать движение и потенциально стать основой носимой технологии завтрашнего дня.

      Исследование, опубликованное в журнале Advanced Functional Materials учеными из Школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона Гарварда (SEAS), демонстрирует, как машинно-вязанные текстили могут «щелкать» между несколькими стабильными формами без использования моторов или жестких механических частей.

      Проще говоря, эти ткани ведут себя меньше как одежда и больше как мягкие роботы.

      Вязаная ткань, которая запоминает свою форму

      Прорыв связан с концепцией, известной как мультстабильность, когда объект может естественным образом принимать более одной стабильной конфигурации. Подумайте о выключателе света. Он не остается наполовину включенным или выключенным. Вместо этого он четко щелкает в одно из двух положений.

      Команда Гарварда смогла воссоздать это поведение, используя лишь специально подобранные эластичные нити и промышленные техники вязания. Под руководством Каусальи Махадеван, ныне постдокторанта в лаборатории профессора Катиа Бертольди, проект сочетает принципы текстильной инженерии с нелинейной механикой, областью физики, изучающей, как материалы изгибаются, прогибаются и щелкают под воздействием силы.

      Перенастраиваемый абажур с мультстабильными переключателями, соответствующими различным цветам света. Школа инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона Гарварда

      Вместо того чтобы формовать пластики или разрабатывать сложные полимеры, исследователи полагались на утоковое вязание, тот же процесс производства, который используется для создания повседневной одежды, такой как шляпы, перчатки и свитеры. Тщательно располагая различные эластичные нити с помощью техники, называемой плакированием, они создали плотные вязаные структуры, которые естественным образом закручиваются в трехмерные формы.

      Результат — текстиль, который может многократно изменять форму, надежно возвращаясь в заранее определенные позиции.

      От умной одежды до программируемых интерьеров

      Команда не остановилась на создании ткани, меняющей форму. Чтобы продемонстрировать практические применения, исследователи интегрировали проводящие нити в текстиль, позволяя ему функционировать как мягкий электрический переключатель. Один прототип включал и выключал светодиод, просто щелкая между двумя стабильными положениями.

      Другой превратил ткань в носимый датчик движения. Установленный на колене или локте человека, текстиль фиксировал каждое щелчок и передавал движение контроллеру Arduino, который мог считать шаги. Возможно, самым эффектным демонстрационным примером стал перенастраиваемый абажур. Растягивая разные части вязаной структуры, пользователи могли активировать отдельные переключатели, которые изменяли цвет лампы, все это без традиционных кнопок или электроники, доминирующих в дизайне.

      Перенастраиваемый абажур с мультстабильными переключателями, соответствующими различным цветам света. Школа инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона Гарварда

      Одним из главных преимуществ является масштабируемость. Исследователи разработали эти текстили, используя машины, уже находящиеся на коммерческих швейных фабриках, что означает, что технологии не требуют экзотических производственных методов для достижения производства. За пределами одежды работа приближает программируемые текстили к быстро развивающейся области механических метаматериалов, где структуры получают свои уникальные способности от геометрии, а не от сложной электроники.

      Долгосрочное видение еще более амбициозно. Исследователи представляют ткани, которые тихо мониторят движение тела, обеспечивают тактильную обратную связь, реагируют на изменения окружающей среды или физически трансформируются в совершенно новые формы по запросу. Умные текстили существуют уже много лет, но они часто полагались на жесткие датчики и громоздкую электронику, вшитую в ткань. Подход Гарварда предполагает, что сама ткань в конечном итоге может стать технологией. Это тонкий сдвиг, но такой, который может переопределить все, от носимых трекеров здоровья до адаптивной мебели и отзывчивых интерьеров.