Умная термоткань

Термоэлектрический эффект, при котором разница температур на границе разных веществ возбуждает электрический ток, известен давно. К примеру, без малого столетие назад гирлянда полупроводниковых пластин на колбе керосиновой лампы заменяла на фронте батарейку радиоприемника.

Сегодня носимые термоэлектрические устройства могли бы питать электронику, например смартфон. Считается, что подобная умная одежда должна улавливать солнечную энергию, отслеживать положение тела и даже контролировать пульс, температуру и другие физиологические показатели. Тем не менее создать надежную, удобную и многофункциональную одежду с такими характеристиками очень сложно.

Очередной шаг в этом направлении сделала группа китайских исследователей Цзяннаньского университета и Университета Ватерлоо во главе с профессором кафедры химического машиностроения Юнингом Ли (Yuning Li). Она разработала растягивающуюся искусственную термоэлектрическую ткань. Для этого поверх нейлоновой основы ученые нанесли слой полидопамина, который цеплялся к нейлону с помощью водородных связей.

Получившаяся ткань может генерировать электрический ток, который возникает из-за разницы температур между слоями. Она также сможет служить датчиком температуры, время реакции которого менее десятой секунды. В ткань можно интегрировать датчики давления, стресса, химического состава и пр. Она долговечна и выдерживает 3200 циклов сминания.

Авторы исследования особо отмечают, что ткань, прикрепленная к маске для лица, может преобразовать в электроэнергию разницу температур между выдыхаемым и окружающим воздухом, а также способна точно определить частоту дыхания. Маски смогут обнаружить разные химические вещества в выдохе, выявить вирусы, маркеры рака легких и других заболеваний. Ткань также сможет отслеживать состояние суставов тела по их деформации. Она же способна преобразовывать энергию солнечного нагрева в электрическую.

В общем, синтетическую ткань можно использовать для мониторинга здоровья, отслеживания движений и сбора тепла от тела и других источников. Умные ткани с датчиками идеально подходят для непрерывного сбора данных о людях и их постоянного мониторинга, которые затем сможет анализировать искусственный интеллект. Важно, что она не потребует частой подзарядки или даже внешних источников питания.

Следующий этап исследований китайских ученых пройдет в сотрудничестве с инженерами-электриками и компьютерщиками. Профессор Ли подчеркивает, что его важное достижение «является последним в наборе технологий университета, разрушающих границы здоровья». Он, видимо, намекает на то, что его технология поможет сделать личные данные о здоровье человека открытыми многим заинтересованным лицам. Статья о ткани опубликована в Journal of Materials Science & Technology.