Исследователи из Института фотонных микросистем Фраунгофера разработали миниатюрный спектрограф, способный анализировать текстильные ткани и определять их состав.

Источник изображения: fraunhofer.de

Сканер работает в ближнем инфракрасном диапазоне и анализирует свет, который отражается от волокон ткани — устройство раскладывает его на диапазоны в длинах волн от 950 до 1900 нм, конвертирует результат в электрические сигналы, которые затем при помощи алгоритмов искусственного интеллекта обрабатывает анализатор. Сравнивая результаты с подготовленной базой данных, ИИ-платформа быстро выдаёт ответ, из каких материалов состоит изучаемый фрагмент ткани.

Оптическое разрешение составляет 10 нм — это значит, что спектрометру под силу идентификация смешанных тканей, например, сочетаний полиэстера и хлопка, пояснил один из авторов изобретения Генрих Грюгер (Heinrich Grüger). Сканер представляет собой устройство со стороной 10 мм и толщиной 6,5 мм. По мнению разработчиков, оно поможет текстильным предприятиям в сортировке материалов для их более эффективной обработки.

Связав такой сканер с камерой мобильного телефона, потребитель получил бы возможность на месте определять, соответствуют ли заявления производителей текстиля действительности. Кроме того, анализатор помог бы выбрать необходимую программу стирки для старой вещи, у которой утеряны бирки. Исследователи говорят, что вместе с цифровыми камерами будут развиваться и спектрометры: характеристики камеры, которая 10 лет назад стоила €500, уступает возможностям модулей на современных телефонах.

Учёные из Университета Ватерлоо (Канада) рассказали о разработке умной ткани, которая меняет свои цвет и форму под воздействием соответственно тепла и электричества. Изобретение может оказаться полезным в самых разных областях, включая виртуальную реальность и робототехнику.

Источник изображения: uwaterloo.ca

Науке уже известны материалы, изменяющие некоторые свои свойства под внешними воздействиями, однако во всех случаях речь идёт только об одном из них, тогда как в новом проекте речь идёт о двух разных свойствах и двух раздражителях. При помощи устройства, похожего на ткацкий станок, учёные объединили в материале полиэтилентерефталат, термохромные микрокапсулы и волокна из нержавеющей стали. Получившаяся ткань, с одной стороны, отличается прочностью, а с другой — сохраняет гибкость и мягкость.

Под воздействием фена при повышении температуры с 20 до 60 °C ткань равномерно меняет цвет с пурпурного на синий, а при последующем охлаждении возвращается к исходному окрасу. Когда же ткань нагревают, подавая на неё электричество, она меняет не только цвет, но и форму. Исследователи даже смогли выборочно активировать разные участки ткани, подавая питание на определённые точки. Материал изменяет свойства при подаче всего 5 В на 20 с — это значит, что его можно будет использовать в небольших портативных устройствах.

Важнейшим достоинством решения является его экономическая эффективность: использованные в проекте полимеры были из переработанного пластика, а значит, он может найти широкое применение в различных областях. Авторы проекта предполагают, что это могут быть приложения виртуальной реальности, искусственного интеллекта и проекты в области робототехники.

Обитающий на Тихоокеанском побережье Америки краб, известный как морской крот (Emerita analoga), при помощи своих гибких конечностей отлично умеет закапываться в песок. Вдохновившись этой особенностью, учёные Калифорнийского университета в Беркли построили его своеобразный роботизированный аналог EMBUR (EMerita BUrrowing Robot — «копающий робот Emerita»).

Источник изображения: engineering.berkeley.edu

У настоящего краба десять ног, а у его роботизированного аналога — только четыре, и их конструкция довольно проста: выдвижной металлический стержень, вдоль которого закреплена полоска ткани. Оказавшись в сыпучей среде, EMBUR начинает продвигаться вниз. При движении наружу нога робота удлиняется и натягивает ткань, которая действует подобно ковшу, собирая песок и перемещаясь в нём. Когда же нога втягивается и укорачивается, ткань провисает и свободно движется сквозь песок, не собирая его. Быстро повторяя эти движения, EMBUR достаточно оперативно зарывается в грунт, а все суставы закрыты резиновой мембраной, что защищает конструкцию от попадания песка внутрь.

Сейчас авторы проекта готовятся адаптировать машину для работы в реальных условиях, чтобы EMBUR когда-нибудь смог использоваться для оценки состава почвы в сельском хозяйстве и на строительных площадках, при сборе научных данных на океанском дне или даже в качестве якоря на морском судне. Кроме того, отмечают учёные, проект частично финансируется NASA — подобная машина пригодится, к примеру, для исследования лунного грунта в тех случаях, когда экскаватор классической конструкции недоступен.

Группа учёных из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее, Австралия, испытала прототип управляемых жидкостью искусственных мышц из силиконовых трубочек. Одежда с вплетёнными в неё «мышцами» будет востребована в широком спектре отраслей.

Источник изображения: Nature

Использовать для работы мышц жидкость, по словам авторов, было решено по причине наиболее быстрого отклика на команды. Предложенные ранее искусственные мышцы с активацией от электрического или теплового воздействия показали относительно низкую скорость реакции. В то же время использование жидкости усложняет процессы изготовления умных тканей и одежды. Важно не только правильно уложить проводящие жидкость каналы, но также не допустить протечек.

Исследователи провели серию экспериментов по созданию вплетённых в ткани искусственных мышц с жидким наполнением. Работа свободно доступна в издании Nature по ссылке. Более того, исследователи продумали последовательность промышленных операций для массового производства подобных «мышц» и ткани на её основе как в виде отдельных встраиваемых участков, так пошив одежды целиком из умного материала.

Идея заключается в том, чтобы оплетать каждое искусственное мышечное волокно спиралью. Спираль не позволит волокну раздуваться в шарик, ограничивая его только продольными сжатием и растяжением. Учёные провели эксперименты для силиконовых волокон с внешним диаметром 0,5 мм. Для практического использования необходимо создать волокна с внешним диаметром менее 0,1 мм. Но для этого предстоит провести ещё ряд научных работ.