Исследовательская группа из Токийского университета, возглавляемая профессором Тэкэо Сомея (Takao Someya), разработала токопроводящие чернила нового типа, при помощи которых можно печатать высококачественные электронные схемы, остающиеся работоспособными при растягивании и деформации, прямо на ткани, из которой изготавливается одежда. Напечатанные новыми чернилами схемы сохраняют полную работоспособность при растяжении их в три раза по отношению к первоначальной длине и при их помощи можно будет печатать прямо на одежде миоэлектрические датчики, датчики, собирающие всевозможную биометрическую информацию, такую, как частота пульса, давление, сигналы мозговых волн, обрабатываемую микропроцессорными устройствами, функционирующими на благо организма человека.
Элементы напечатанной электронной схемы
Следует отметить, что это далеко не первая попытка создания электронных устройств, встраиваемых в ткань одежды или в материалы, из которых изготавливаются предметы повседневного обихода. Мы уже видели поддающиеся растяжению токопроводящие нити, которые могут вплетаться в ткань, также была создана токопроводящая ткань, которую можно использовать в качестве электродов датчиков. Однако, при помощи всех подобных технологий достаточно сложно сформировать сложные электронные схемы, выполняющие функции цифровой обработки аналоговых сигналов.
При помощи новых чернил и достаточно обычного метода струйной печати возможно сформировать элементы электронных схем, ширина которых составляет приблизительно 100 микрометров. При растяжении ткани, на которой напечатаны такие проводники в 3.15 раза, проводимость этих проводников оставалась на уровне 182 См/см (сименса на сантиметр).
Электронное устройство в ткани одежды
Ключом к высокой проводимости новых чернил стали не наночастицы, используемые в традиционных токопроводящих чернилах, а плоские серебряные “хлопья”, связанные составом на основе фтористого сурфактанта. И этот состав смешивается во специальным растворителем на основе фторосодержащей синтетической резины. “При застывании чернил плоские частицы серебра остаются на поверхности резиновой “дорожки”, формируя многослойную токопроводящую сеть” – рассказывает профессор Сомей, – “При растяжении резины эта сеть становится тоньше, но ее высокая электрическая проводимость остается практически неизменной”.
Следует отметить, что группа профессора Сомея разработала свой первый токопроводящий эластичный материал еще в 2009 году. В нормальном состоянии его проводимость составляла 57 См/см, а когда материал был растянут в 2.34 раза, его проводимость упала до 6 См/см. В своей работе профессор Сомей и его группа постарались создать новый материал, электрические свойства которого практически не должны меняться при его растяжении минимум в два раза, при таком уровне растяжения, на который может растягиваться человеческая кожа, покрывающая области подвижных суставов.