Νέα καινοτόμα υφάσματα βασισμένα σε ηχητικά κύματα
Επιστήμονες από το ETH Zurich έχουν αναπτύξει έξυπνα υφάσματα που χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα αντί για ηλεκτρονικά κυκλώματα, προσφέροντας τη δυνατότητα ακριβούς ανίχνευσης αφής, πίεσης και κίνησης. Αυτά τα προηγμένα υφάσματα, ελαφριά και οικονομικά, ανοίγουν νέες προοπτικές για χρήση σε σημαντικούς τομείς όπως είναι η ιατρική, ο αθλητισμός και η καθημερινή ζωή.
Υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Ντάνιελ Αχμέντ, οι ερευνητές έχουν καταφέρει να μετατρέψουν συμβατικά υφάσματα σε έξυπνους αισθητήρες που ανιχνεύουν επαφή, πίεση και κίνηση. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω μιας καινοτόμου μεθόδου που αξιοποιεί ηχητικά κύματα, τα οποία διαδίδονται μέσα από υαλοΐνες.
Ο Yingqiang Wang, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε: «Ενώ έχουν γίνει προηγούμενες έρευνες σχετικά με έξυπνα υφάσματα που βασίζονται στην ακουστική, εμείς είμαστε οι πρώτοι που εξερευνούμε τη χρήση γυάλινων ινών σε συνδυασμό με σήματα διαφόρων συχνοτήτων». Επιπλέον, ανέφερε ότι οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπερηχητικές συχνότητες περίπου στα 100 κιλοχέρτζ, οι οποίες βρίσκονται πολύ πέρα από το όριο της ανθρώπινης ακοής (20 Hz έως 20 kHz).
Η λειτουργία του έξυπνου υφάσματος
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν υαλοΐνες στο ύφασμα. Κάθε ίνα περιέχει έναν μικρό πομπό στην άκρη της, ο οποίος εκπέμπει ηχητικά κύματα. Η άλλη άκρη συνδέεται με δέκτη που ανιχνεύει οποιεσδήποτε αλλαγές στα κύματα. Καθώς κάθε πομπός λειτουργεί σε μια μοναδική συχνότητα, η ανίχνευση των αλλαγών γίνεται με ελάχιστη υπολογιστική δύναμη — ξεπερνώντας τα προβλήματα υπερφόρτωσης δεδομένων που αντιμετώπιζαν άλλα έξυπνα υφάσματα.
Όταν μια ίνα λυγίζει ή κινείται, το μήκος των ηχητικών κυμάτων που τη διαπερνούν αλλάζει, με αποτέλεσμα να χάνει ενέργεια. Σε ένα μπλουζάκι, αυτή η αλλαγή μπορεί να προκαλείται από την κίνηση του σώματος ή ακόμη και από την αναπνοή. Ο καθηγητής Αχμέντ εξήγησε ότι στο μέλλον, η πληροφορία θα μπορεί να μεταφέρεται άμεσα σε υπολογιστές ή smartphones σε πραγματικό χρόνο.
Εφαρμογές του ολοκληρωμένου συστήματος
Το σύστημα, το οποίο έχει ήδη δοκιμαστεί με επιτυχία στο εργαστήριο, παρουσιάζει πολυάριθμες εφαρμογές. Για παράδειγμα, το μπλουζάκι θα μπορούσε να παρακολουθεί την αναπνοή ασθενών με άσθμα και να ειδοποιεί σε περίπτωση κρίσης. Οι αθλητές θα μπορούσαν να λαμβάνουν πληροφορίες που θα τους βοηθούν να βελτιώσουν τις επιδόσεις τους και να μειώσουν τον κίνδυνο τραυματισμού.
Η τεχνολογία έχει επίσης τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί στη μετάφραση της νοηματικής γλώσσας, μέσω γαντιών που θα μετατρέπουν τις χειρονομίες σε κείμενο ή φωνή σε πραγματικό χρόνο. Επιπλέον, τα καινοτόμα υφάσματα SonoTextiles θα μπορούσαν να αναβαθμίσουν τη βελτίωση της εικονικής και επαυξημένης πραγματικότητας, επιτρέποντας πιο ρεαλιστική και αβίαστη αλληλεπίδραση με το περιβάλλον.
Ο Chaochao Sun, συν-συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε ότι «τα SonoTextiles θα μπορούσαν επιπλέον να μετρούν τη στάση του σώματος και να ενισχύουν την ποιότητα ζωής ως βοήθεια τεχνολογίας». Άτομα που επιθυμούν να βελτιώσουν τη στάση του σώματός τους θα μπορούσαν να λαμβάνουν εξατομικευμένες υποδείξεις, ενώ οι χρήστες αναπηρικών αμαξιδίων θα ειδοποιούνται εγκαίρως για την ανάγκη αλλαγής θέσης, συμβάλλοντας έτσι στην πρόληψη των κατακλίσεων.
Προοπτικές ανάπτυξης και βελτίωσης
Αν και οι υαλοΐνες έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικές ως αγωγοί ήχου, υπάρχει ο κίνδυνος να είναι εύθραυστες και να σπάνε κατά την καθημερινή χρήση. Ωστόσο, οι ερευνητές τονίζουν ότι μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν με μεταλλικές ίνες, καθώς ο ήχος διαδίδεται αποτελεσματικά και μέσω μετάλλου.
Η ομάδα στοχεύει στη βελτίωση της ανθεκτικότητας του συστήματος και στην εξερεύνηση καλύτερων τρόπων ενσωμάτωσης ηλεκτρονικών συσκευών στα υφάσματα. Ο σκοπός είναι η δημιουργία υφασμάτων υψηλής ακρίβειας, άνεσης, ανθεκτικότητας στο πλύσιμο, χαμηλού κόστους και ελάχιστης κατανάλωσης ενέργειας.
Η έρευνα έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό Nature Electronics, υποδεικνύοντας την ακαδημαϊκή αξία και την επιστημονική συνεισφορά αυτής της ε innovτικής τεχνολογίας.