Pametni tekstil osjeća dodire na daljinu

Interdisciplinarni istraživački tim na Sveučilištu Saarland, Sveučilištu primijenjenih znanosti htw saar, Centru za mehatroniku i tehnologiju automatizacije (ZeMA) i Njemačkom istraživačkom centru za umjetnu inteligenciju (DFKI) radi na tehnologiji koja će djeci u bolničkim odjelima u izolaciji, omogućiti da na vrlo prirodan način osjete neposrednu fizičku blizinu svojih roditelja tijekom virtualnih posjeta.

Razvili su filmove debljine samo 50 mikrometara koji se mogu nositi kao druga koža. Kao što je naša koža sučelje našeg tijela za fizički kontakt s vanjskim svijetom, ovi ultratanki filmovi su sučelje tijela povezanog s virtualnim svijetom. Cilj je stvoriti realističan osjećaj dodira iz interakcije među ljudima u virtualnom okruženju.

Kada su ugrađeni u tekstil, ovi visokotehnološki filmovi omogućuju djetetu da doživi dodir kada majka ili otac zagrle ili pomaze drugi pametni tekstil negdje drugdje.

"Filmovi, poznati kao dielektrični elastomeri, djeluju i kao senzori, detektirajući taktilni unos mame ili tate i kao aktuatori koji te pokrete prenose djetetu", objasnio je profesor Stefan Seelecke, koji vodi Laboratorij za inteligentne materijalne sustave na Sveučilištu Saarland.

Kada funkcionira kao senzor, film može s vrlo velikom preciznošću prepoznati kako ruka ili prst pritišću ili rastežu film dok ga diraju. Ova fizička deformacija uzrokovana roditeljskom rukom zatim se točno reproducira u drugoj tkanini koja je u kontaktu s djetetovom kožom, dajući djetetu realan dojam kao da ga se, na primjer, miluje po ruci.

"Vrlo fleksibilni električno vodljivi sloj tiskan je na svakoj strani ultratankog filma kako bi se stvorilo ono što je poznato kao dielektrični elastomer. Ako primijenimo napon na elastomerni film, elektrode privlače jedna drugu, sabijajući polimer i uzrokujući njegovo širenje van bočno, čime se povećava njegova površina," rekao je profesor Paul Motzki, koji drži međuinstitucionalnu profesuru pametnih sustava materijala za inovativnu proizvodnju na Sveučilištu Saarland i ZeMA.

Čak i najmanji pomak filma mijenja njegov električni kapacitet, što je fizikalna veličina koja se može precizno izmjeriti. Kad prst prijeđe preko filma, film se deformira i svakom pojedinom položaju filma može se dodijeliti točna vrijednost električnog kapaciteta. Niz ovih izmjerenih vrijednosti kapacitivnosti predstavlja put kojim se prst kreće dok se kreće. Film je stoga vlastiti fleksibilni senzor koji može prepoznati kako se deformira.

Znajući u kakvoj su korelaciji vrijednosti kapacitivnosti i deformacije filma, istraživači mogu upotrijebiti pametni tekstil da prenesu pokret milovanja roditeljske ruke na djetetovu ruku. Istraživački tim može precizno kontrolirati kretanje elastomernog filma. Kombinirajući podatke o kapacitetu i inteligentne algoritme, tim je razvio upravljačku jedinicu koja može predvidjeti i programirati sekvence gibanja i tako precizno kontrolirati kako se elastomerni film deformira.

"Možemo postići da film izvodi kontinuirano kontrolirane pokrete savijanja tako da vrši sve veći pritisak na kožu ili ga možemo postići da ostane u fiksnom položaju", objasnila je doktorandica Sipontina Croce, koja izvodi doktorski studij na projektu. "Također mogu stvarati pokrete tapkanja na određenoj frekvenciji. Amplituda i frekvencija pokreta mogu se precizno regulirati". Ona je razvila "sat" s kojim tim demonstrira svoju tehnologiju, na čijoj poleđini se nalazi pametni film koji može prenijeti dodir.

Ova pametna tekstilna tehnologija je jeftina, lagana, bešumna i energetski učinkovita. Pružajući taktilni element računalnim igrama, nova tehnologija elastomer-film također se može koristiti kako bi iskustvo igranja bilo realističnije. U povezanim projektima, inženjeri su koristili svoju tehnologiju za stvaranje interaktivnih rukavica za buduće procese industrijske proizvodnje ili za stvaranje osjećaja taktilnog "gumba" ili "klizača" na ravnim staklenim zaslonima.

Istraživački tim predvođen profesorima Stefanom Seeleckeom i Paulom Motzkim sa Sveučilišta Saarland predstavit će tehnologiju koja stoji iza ovih pametnih tekstila na sajmu Hannover Messe od 22. do 26. travnja 2024. godine.