Вместо того, чтобы периодически менять пальто в зависимости от сезона, представьте себе наличие куртки, которая динамически изменяет свою форму и повышает теплоизоляцию при снижении температуры.

Междисциплинарная команда исследователей Массачусетского технологического института разработала программу для воплощения этой идеи в жизнь. Они создали волокно, известное как FibeRobo, которое реагирует на изменения температуры, сжимаясь при повышении температуры и автоматически восстанавливая свою форму при понижении температуры, и все это без использования встроенных датчиков или жестких компонентов.

Это дешевое волокно полностью совместимо с производством текстильных изделий и может быть создано в больших количествах на стандартных ткацких, вышивальных и промышленных вязальных машинах. Это позволяет дизайнерам легко интегрировать функциональные возможности в широкий спектр тканей для разнообразных применений.

Источник: авторы исследования.
Волокно сжимается в ответ на повышение температуры, а затем самореверсируется, когда температура снижается, без каких-либо встроенных датчиков или других жестких компонентов.

Кроме того, данное волокно может быть объединено с проводящей нитью, которая, при прохождении через нее электрического тока, действует как нагревательный элемент. Это позволяет пользователю осуществлять цифровый контроль над формой ткани. Например, ткань может изменять свою форму в соответствии с цифровой информацией, такой как показатели сердечного ритма.

Основой для создания FibeRobo послужил жидкокристаллический эластомер (LCE). Этот материал состоит из молекул, которые могут течь, как жидкость, но при подходящих условиях формируют периодическую кристаллическую структуру. Эти кристаллические структуры объединяются в эластомерную сеть, которая обладает эластичностью, подобной резиновой ленте.

Под действием нагревания материала LCE, кристаллические молекулы сжимают сетку эластомера, вызывая сжатие волокна. По охлаждению, молекулы возвращаются к исходному состоянию, и материал восстанавливает свою первоначальную длину.

Исследователи могут контролировать свойства волокна, такие как его толщина и температура срабатывания, путем внимательной смешивания химических веществ при синтезе LCE. Важно отметить, что они усовершенствовали технологию производства таким образом, что волокно может реагировать при безопасных для кожи температурах, что делает его пригодным для носимых текстильных изделий.

Источник: авторы исследования.
Исследователи MIT использовали FibeRobo для демонстрации нескольких приложений, в том числе адаптивного спортивного бюстгальтера, изготовленного с помощью вышивки, который затягивается, когда пользователь начинает тренироваться.

Исследователи также рассматривают другие методы создания функциональных волокон, включая интеграцию микрочипов, использование жидкостных систем и включение пьезоэлектрических материалов, способных преобразовывать звуковые вибрации в электрические сигналы.

Для демонстрации возможностей FibeRobo, исследователи создали адаптивный спортивный бюстгальтер, который автоматически сжимается во время тренировки. Они также применили это волокно в промышленной вязальной машине, чтобы создать компрессионную куртку для собаки, которая может реагировать на сигналы с смартфона и обнимать питомца.

В будущем исследователи надеются сделать FibeRobo более экологически чистым и биоразлагаемым. Они также стремятся сделать процесс синтеза полимеров более доступным для пользователей без специальных лабораторных условий. В итоге, этот материал может стать доступным для творческих людей, подобно клубку пряжи, и использоваться для создания умных тканей на практике.