Куртка с вшитым карманом для мобильного телефона не становится «умной». «Умная» одежда должна добавлять предмету гардероба какие-то нехарактерные для вещи свойства, так, чтобы при этом не нарушались её обычные функции: ношение, защита тела от влияния внешней среды, стирка. В идеале, она предоставляет нестандартные для одежды свойства, такие как слежение за состоянием здоровья, адаптация к холоду или теплу в дополнение к традиционным функциям. Также такая одежда может, например, собирать данные и либо автоматически передавать их по беспроводной связи на внешний компьютер, либо обрабатывать самостоятельно и далее реагировать на результаты вычислений без вмешательства пользователя.

Но сначала учёным нужно было найти способ экономичной печати сложных, гибких и прочных микросхем на различных тканях. Недавно исследователи из Китая разработали проводящую краску для 3D-печати, состоящую из капель жидкого металла, покрытых альгинатом — это полимер, полученный из водорослей. Научная статья вышла в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, кратко о ней рассказывает телеканал «Наука».

Стандартная электроника — жёсткая и не может выдержать скручивания и растягивания, которым подвергается одежда. Благодаря отличной проводимости жидкие металлы на основе галлия являются многообещающими материалами для гибкой электроники. Однако они трудно прилипают к тканям. Также большое поверхностное натяжение заставляет их комкаться во время 3D-печати, а не образовывать непрерывные цепи. В Чжэцзянском университете создали новый тип проводящих чернил, которыми можно печатать в 3D непосредственно на одежде, создавая разнообразны узоры.

Чтобы сделать подобные чернила, учёные смешали жидкие металлы и альгинат. Перемешивание раствора и удаление избыточной жидкости привело к образованию микрокапель, покрытых оболочкой из альгинатного микрогеля. Чернила были очень густыми, пока их не выдавили через сопло для 3D-печати. Это разорвало водородные связи в микрогеле и сделало его более жидким. Как только чернила достигают поверхности ткани, водородные связи восстанавливаются, так печатный рисунок сохраняет свою форму. Альгинатные чернила удаляются с одежды замачиванием ткани в слабом растворе гидроксида натрия. Извлеченный таким образом жидкий металл можно использовать снова.

Учёные печатали новыми чернилами на различных поверхностях, включая бумагу, полиэфирные ткани, нетканые материалы, ленты на акриле. Печатные схемы обладали отличной электропроводностью и возможностями к деформации. Кроме того, подача небольшого напряжения на концы цепи вызывала её нагрев даже при низких температурах.

Чтобы продемонстрировать возможности чернил, команда напечатала серию электронных устройств на коммерческой одежде. На футболке они сделали точку связи ближнего радиуса действия, которая давала расположенному рядом смартфону команду открыть веб-сайт. Другие датчики, напечатанные на одежде, отслеживали движение локтевого или коленного сустава.