Лазерный мир

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) проводят исследование, которое в будущем поможет создать ткань для «умной» одежды, способной считывать биопотенциал человека; проект выполняется при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030», сообщила РИА Томск профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.

Ранее сообщалось, что программа «Приоритет 2030» стартовала в России в 2021 году. ТПУ вошел в нее по треку «Исследовательское лидерство» и получил грант в размере около одного миллиарда рублей. ТПУ представил комплексную программу развития на ближайшие 10 лет. В программе развития вуза заложены три стратегических проекта: «Энергия будущего», «Инженерия здоровья» и «Новое инженерное образование».

В 2021 году в вузе прошел конкурс на поддержку фундаментальных проектов ученых по программе «Приоритет 2030». Всего на конкурс было подано 99 заявок, отбор прошли 11 научных проектов. С 2022 года они начали получать финансирование.

Что такое «умная» одежда

Евгения Шеремет представила на внутривузовский конкурс проект «Исследование механизма лазерной интеграции графеноподобных материалов в текстильные материалы для изготовления «умной» одежды». В результате она вместе с коллегами получила финансирование на проведение исследования в течение 2022 года.

Идеи по созданию «умной» одежды уже давно перестали быть футуристическими. С 1990-х годов научные и университетские команды различных стран делают попытки объединить текстиль и технологии. Так, по данным открытых источников, в США более 15 лет назад был создан прототип «умной» футболки, отслеживающей сердечный ритм и дыхание человека.

Большая часть проектов и разработок остается на стадии прототипов. Но мировое научное сообщество уверено, что организация массового производства одежды, которая может воспринимать сигналы тела и передавать информацию, – это вопрос времени и наличия нужных технологий. Поэтому ученые продолжают проводить соответствующие исследования.

«Результаты нашего проекта помогут в производстве «умной» одежды в будущем. Представьте, если бы наша одежда могла носить в себе сенсоры. Она бы рассказала, как тело реагирует на занятия спортом, мы бы следили за потоотделением, правильностью осанки и многими другими параметрами», – рассказывает Шеремет.

«Умная» одежда, по ее словам, должна делать то, что еще не умеют другие гаджеты – смартфоны, «умные» часы и так далее. С развитием технологии станет возможным комплексное считывание параметров человека, начиная от электрокардиограммы и заканчивая измерением уровня состава пота.

Какая ткань нужна для «умной» одежды
Установка сенсора на ткань не делает одежду «умной» – его использование на одежде, как правило, недолговечно, а потому так можно изготовить, скорее, прототип с конкретными функциями. Одежда будущего предполагает прежде всего «умную» ткань.

«С одеждой мы обращаемся совсем не так, как с гаджетами. Она должна быть комфортной для нас и безопасной для кожи, мы должны иметь возможность потеть в ней или даже мокнуть. Одежду мы стираем, сминаем, и все это совершенно неприемлемо для тех материалов, на которых основаны современные нательные датчики», – объясняет Шеремет.

Поэтому ученые нацелены на создание нового класса материалов. Политехники делают это с помощью лазерной интеграции графена в полимер. Эта технология позволяет получить очень стабильные материалы для гибкой электроники.

«По сути, мы берем графен, наносим его на нужную нам подложку и обрабатываем все это с лазером. И это позволяет нам локально создать проводящий композит, причем его структуру можно будет настраивать в зависимости от того, какие параметры нам нужны», – говорит собеседница агентства.

По словам профессора, с помощью лазера можно достаточно легко и дешево «нарисовать» разнообразные структуры на поверхности: «Это как раз и необходимо для того, чтобы сделать электронику на ткани, создать более эффективную конфигурацию электродов и элементов и управлять их формой».

Многие научные команды используют лазерное излучение для получения и обработки графена.

Уникальность идеи политехников в том, что они добились таких режимов и наборов материалов, которые позволяют создавать высокостабильные проводящие композиты нужной формы в рамках очень простого технологического процесса. По словам Шеремет, судя по сообщениям в мировой научной литературе, такой подход пока не используется.
В течение 2022 года политехники отработают найденные ими режимы и докажут, что с помощью их технологии можно создать на ткани структуру, отвечающую основным требованиям «умной» одежды.

«Мы проводим лазерную обработку по нашей технологии, измеряем электрические параметры, выполняем тесты, которые важны для «умной» одежды – можно ли эту структуру стирать, можно ли ее сминать, как она выдерживает изгиб, насколько она безопасна», – резюмирует профессор.

Источник: https://www.riatomsk.ru/article/20220523/uchenie-tpu-umnfz-odezhda/