Μια τεχνολογία που θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε τις ηλεκτρονικές συσκευές παρουσίασαν ερευνητές στη Σιγκαπούρη, κατασκευάζοντας την πρώτη οθόνη αφής στον κόσμο που αποτελεί μέρος ενός υφάσματος.
Η ερευνητική ομάδα του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σιγκαπούρης (NUS) ανέπτυξε ειδικές ηλεκτρονικές ίνες, οι οποίες μπορούν ταυτόχρονα να προβάλλουν εικόνες και να αντιλαμβάνονται την αφή. Συνδυάζοντας 54 τέτοιες ίνες, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν μια λειτουργική οθόνη ενσωματωμένη στο μανίκι ενός ρούχου.
Το αποτέλεσμα είναι ένα ένδυμα που μπορεί να εμφανίζει εικόνες και βίντεο, να ανταποκρίνεται στις κινήσεις των δαχτύλων και να επικοινωνεί ασύρματα με άλλες συσκευές, χωρίς να χάνει την ευκαμψία και την άνεση ενός συνηθισμένου υφάσματος.
Μάλιστα, σύμφωνα με τους δημιουργούς του, το πρωτότυπο παραμένει διαπνέον και μπορεί να πλυθεί, χαρακτηριστικά ιδιαίτερα σημαντικά για την καθημερινή χρήση του.
Πώς ένα απλό μανίκι μετατρέπεται σε οθόνη αφής
Μέχρι σήμερα, οι οθόνες που χρησιμοποιούνται σε κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές βασίζονται κυρίως σε άκαμπτες, επίπεδες επιφάνειες.
Η ενσωμάτωση αντίστοιχων λειτουργιών σε υφάσματα αποτελούσε σημαντική τεχνική πρόκληση, καθώς οι συμβατικές ηλεκτρονικές διατάξεις δεν μπορούν εύκολα να προσαρμοστούν στη δομή των λεπτών και εύκαμπτων νημάτων.
Οι ερευνητές κατάφεραν να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο αναπτύσσοντας ίνες που μοιάζουν με συνηθισμένες κλωστές, αλλά στο εσωτερικό τους περιλαμβάνουν μικροσκοπικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα.
«Αυτό που κατέστησε εφικτό το συγκεκριμένο επίτευγμα ήταν η δυνατότητά μας να κατασκευάσουμε το σύστημα γραφικής διεπαφής χρήστη από ηλεκτρονικά εξαρτήματα ενσωματωμένα σε ίνες, παρόμοιες με τα συμβατικά νήματα, αλλά με προηγμένες ηλεκτρονικές λειτουργίες ενσωματωμένες απευθείας στο εσωτερικό τους», εξήγησε ο επίκουρος καθηγητής Χουντίγιεφ, ο οποίος συμμετείχε στην ανάπτυξη της τεχνολογίας.
Με αυτόν τον τρόπο, η ηλεκτρονική λειτουργία δεν προστίθεται απλώς πάνω στο ύφασμα, αλλά ενσωματώνεται στις ίδιες τις ίνες από τις οποίες κατασκευάζεται.
Περισσότερα από 5.000 μικροτσίπ μέσα σε ηλεκτρονικές ίνες
Για την κατασκευή της νέας οθόνης, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια προγραμματιζόμενη διαδικασία που επιτρέπει την τοποθέτηση ηλεκτρικών συνδέσεων σε εξαιρετικά λεπτά, μονωμένα καλώδια.
Με τη χρήση λέιζερ αποκαλύπτονται συγκεκριμένα σημεία σύνδεσης, ενώ μια ειδική τεχνική καθοδηγεί τη λιωμένη κόλληση ώστε να προσκολλάται αποκλειστικά στις επιθυμητές θέσεις.
Η μέθοδος επέτρεψε την ενσωμάτωση περισσότερων από 5.000 μικροτσίπ, με πάνω από 20.000 ηλεκτρικές συνδέσεις.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές τοποθέτησαν τις διασυνδεδεμένες φωτοδιόδους LED μέσα σε πολυστρωματικές ίνες, χρησιμοποιώντας μια τεχνική θερμικής έλξης.
Έτσι δημιουργήθηκε ένα νήμα μήκους 10 μέτρων και πάχους μόλις ενός χιλιοστού, το οποίο περιλαμβάνει τόσο τα στοιχεία απεικόνισης όσο και τους αισθητήρες αφής.
Κάτω από τις φωτοδιόδους βρίσκεται ένα ειδικό στρώμα που αναγνωρίζει την πίεση. Όταν ο χρήστης αγγίζει το ύφασμα, ενεργοποιείται ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, επιτρέποντας στο σύστημα να εντοπίσει το ακριβές σημείο επαφής και να φωτίσει το αντίστοιχο εικονοστοιχείο.
Προβάλλει βίντεο με 30 καρέ το δευτερόλεπτο
Το πρωτότυπο που παρουσίασαν οι ερευνητές αποτελείται από 54 ηλεκτρονικές ίνες, καθεμία από τις οποίες διαθέτει 96 φωτοδιόδους LED.
Οι ίνες τοποθετήθηκαν στο τμήμα του μανικιού που καλύπτει τον πήχη, σχηματίζοντας μια οθόνη ανάλυσης 96 επί 54 εικονοστοιχείων.
Η οθόνη έχει διαστάσεις 16,8 επί 10,5 εκατοστά, με ανάλυση 96 επί 54 εικονοστοιχείων. Μπορεί να προβάλλει εικόνες και βίντεο με ρυθμό ανανέωσης 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο, ενώ διαθέτει χρωματικό βάθος 8 bit.
Η οθόνη μπορεί να καταγράφει πολλαπλά αγγίγματα ταυτόχρονα, επιτρέποντας στον χρήστη να αλληλεπιδρά με το περιεχόμενο χρησιμοποιώντας περισσότερα από ένα δάχτυλα.
Επιπλέον, κάθε ηλεκτρονική ίνα λειτουργεί μέσω ανεξάρτητου καναλιού ελέγχου. Αυτό σημαίνει ότι, ακόμη και αν παρουσιαστεί βλάβη σε ένα τμήμα, οι υπόλοιπες ίνες μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν.
Ρούχα που παρακολουθούν την υγεία και επικοινωνούν με συσκευές
Οι δυνατότητες της τεχνολογίας δεν περιορίζονται στην προβολή εικόνων.
Στο πειραματικό ένδυμα ενσωματώθηκαν επίσης ηλεκτρονικές ίνες με μικρόφωνο, ηχείο και αισθητήρες που μπορούν να καταγράφουν την κίνηση, να προσδιορίζουν τον μαγνητικό βορρά, να μετρούν τη θερμοκρασία και να ανιχνεύουν τη φωτεινότητα του περιβάλλοντος.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η συγκεκριμένη προσέγγιση θα μπορούσε μελλοντικά να οδηγήσει στην ανάπτυξη έξυπνων ρούχων που θα επιτρέπουν στους χρήστες να παρακολουθούν δεδομένα υγείας και να χειρίζονται ψηφιακές συσκευές απευθείας από το ύφασμά τους.
Ένα μανίκι, για παράδειγμα, θα μπορούσε να λειτουργεί ως επιφάνεια προβολής πληροφοριών και χειρισμού συνδεδεμένων συσκευών, χωρίς να απαιτείται ξεχωριστή άκαμπτη οθόνη.
Προς το παρόν, η τεχνολογία βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο και δεν έχει ανακοινωθεί πότε θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε προϊόντα ευρείας κατανάλωσης.