Разработан материал, позволяющий интегрировать в текстиль электронные устройства

ЭкспертHi-Tech

Одежда узнает о нас всё

Мордовский стартап разработал уникальный для России материал, позволяющий интегрировать в текстиль электронные устройства: с ними обычная одежда приобретает новые свойства и функции

Вера Колерова

Дмитрий Крахин уверен, что электронный текстиль скоро станет таким же распространенным продуктом, как RFID-метки

В фильме «Назад в будущее» Марти Макфлай надевает «умную» куртку, которая прямо на нем за считаные секунды, считав параметры его фигуры, уменьшается, подгоняя себя под нужный размер. Чтобы такое случилось в реальности, а не в фильме, необходима, помимо всего прочего, электроника со специальными возможностями и свойствами — на той же куртке размещаются датчики и различные устройства, управляющие одеждой, придающие ей новые свойства и функции, делающие ее по-настоящему «умной». Соединяются они особыми токопроводящими материалами, которые должны отвечать нескольким требованиям: быть гибкими и растяжимыми, долговечными, биосовместимыми, гипоаллергенными и иметь малый вес.

В 2016 году было произведено 1,3 млн единиц одежды с интегрированными в нее электронными элементами. По оценкам исследовательской компании Tractica, в 2022 году будет произведено уже около 27 млн единиц «умной» одежды. В IDTechEx (аналитическая компания в сфере RFID-рынка) считают, что в 2019 году мировой рынок электронного текстиля составит 224 млн долларов, а к 2028 году вырастет до 2,2 млрд. Аналитики считают, что это самый быстрорастущий сегмент на всем рынке носимых электронных устройств.

Как раз в этом сегменте и работает компания «Печатные технологии», резидент Центра нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия. Стартап разработал токопроводящую пасту для печати на текстиле, точнее, для эластичных субстратов — элементов гибкой и растягиваемой электроники. На основе токопроводящей пасты создается «умная» одежда — с функцией снятия показаний с тела (температура, пульс — эта информация передается, например, на смартфон и анализируется). Созданные стартапом печатные составы позволяют создавать ЭМГэлектроды, RFID-метки и антенны, которые непосредственно интегрируются в элементы одежды. Гендиректор Центра нанотехнологий и наноматериалов Дмитрий Крахин считает, что «Печатным технологиям» удалось попасть в мировой тренд быстрорастущего спроса на электронный текстиль, встраиваемые напечатанные датчики и другие компоненты новой электроники.

Растягиваемая токопроводящая паста — это лишь одна десятая часть работы лаборатории «Печатных технологий», рассказывает гендиректор компании Алексей Исайкин, но, возможно, именно она «выстрелит» и придет к коммерциализации раньше других. Область эта малоисследованная: в мире растягиваемые пасты для печатной электроники специализированно разрабатывают лишь две-три компании.

Печатная электроника (промышленная область, где электронные схемы создаются с помощью печатного оборудования, позволяющего наносить «чернила», которые могут быть токопроводящими, на плоскую подложку) разнообразна с точки зрения используемых материалов и подложек. «Печатные технологии» работают во многих направлениях. «Грубо говоря, когда к нам приходит заказчик, мы ему не отказываем в 99 процентах случаев», — говорит г-н Исайкин. Для этого и создавалась лаборатория, которая входит в сеть наноцентров. Но фокус «Печатные технологии» все же выбрали: это электроника на растягиваемых подложках. В России есть лаборатории, где занимаются гибкой электроникой (например, наноцентр в Троицке), но это не одно и то же. «Не все, что гибкое, является растяжимым, но все, что растяжимое, — гибкое», — отмечает Алексей Исайкин. «Когда мы начали заниматься печатными технологиями, у нас возник ряд проблем, — продолжает он. — В России почти нет материалов для печатной электроники, это очень скудный рынок».

Оценив свои силы, в «Печатных технологиях» приняли решение выходить на рынок именно носимой электроники (то, что встраивается в одежду, чехлы, упаковку, используется в розничной торговле, медицине, проектах интернета вещей). Чтобы появилась возможность создавать такие продукты, «Печатным технологиям» пришлось самим разрабатывать пасту для текстиля и других поверхностей (например, резины), чтобы они при растягивании и сгибе не теряли своих токопроводящих свойств.

Для понимания: чтобы делать «умную» одежду, не обязательно использовать именно растягиваемую пасту. Есть конкурирующие технологии: например, можно использовать скрученные в спираль провода или же вшивать в текстиль металлические нити. «Мы принципиально отличаемся тем, что печатаем прямо на текстиле, — говорит Исайкин. — И доказываем, что лучше использовать нашу пасту, она “дышащая”, в отличие, скажем, от резинового материала, в котором человек быстро потеет».

Перед инженерами-электронщиками из «Печатных технологий» — а это всего пять человек — стояла задача подобрать оптимальный состав печатающей пасты (на 55% она состоит из частиц наносеребра, в состав входят также эластомеры, поверхностно-активные вещества и другие химические компоненты). «Этот “рецепт” должен был еще и совпадать с технологией изготовления, — рассказывает Алексей Исайкин. — Это касается в том числе температуры сушки: чем она выше, тем лучше результат, но нам нельзя превышать определенный предел: если больше 150 градусов, текстиль начинает гореть. При этом нужно было сделать пасту не хуже иностранных аналогов». В стартапе уверены, что по основным характеристикам пасты так и получилось — это прежде всего ее способность проводить ток при растяжении в несколько раз без сильного снижения эффективности передачи электроэнергии.

По словам Алексея Исайкина, главная научная новизна разработки — состав пасты. Если зарубежные компании используют частицы серебра одинакового размера, то мордовские ученые предпочли бимодальную модель, задействуя три размера частиц (1, 10 и 100 нанометров). «Разные частицы серебра — и по размеру, и по форме — при спекании образуют более плотную сеть, — поясняет Алексей Исайкин. — При растягивании такая паста меньше рвется и лучше проводит ток». Вторым отличием мордовской пасты будет ее низкая себестоимость по сравнению с конкурентами. Стартап занят попытками удешевить ее минимум на 30% за счет замены серебра на посеребренную медь как более дешевый металл (в чистом виде медь использовать нельзя, потому что она окисляется).

«Отпрыски» на вырост

«Печатные технологии» занимаются только исследованиями, а под изготовление прототипов продукта и мелкосерийное производство создаются отдельные компании, которые также являются резидентами мордовского Центра нанотехнологий и наноматериалов. Компания «Принтосенс» разрабатывает печатные сенсоры температуры, давления, силы и сгиба: на поверхность плоской подложки сенсора наносятся специальным принтером токопроводящие чернила (не обязательно именно такие: они могут быть и полупроводниковые, и резистивные). «Датчик давления представляет собой ПЭТ-пленку с нанесенными на нее функциональными слоями толщиной около одного миллиметра, — рассказывает Алексей Исайкин. — При нажатии меняется сопротивление слоя, и на выходе мы получаем электрический сигнал, который интерпретируется контроллером и выдает результат: как сильно на него жмут. Это нужно для носимой электроники». По оценкам «Печатных технологий», рынок печатных датчиков сейчас составляет порядка миллиарда долларов.

«Такие датчики могут выполнять самые разные задачи, — рассказывает Дмитрий Крахин. — Например, снимать данные о жизнедеятельности организма — сердцебиение, уровень глюкозы в крови, температура тела, влажность, измерять степень и распределение давления стопы при легкоатлетических нагрузках, выполнении специальных упражнений или при восстановлении после травмы. Это могут быть датчики, встраиваемые в обшивку сидений автотранспорта или домашней мягкой мебели. А еще есть большой спектр датчиков, используемых на предприятиях, внедряющих промышленный интернет вещей. И большинство этих датчиков будут произведены печатными методами, так как они позволяют создавать уникально тонкий формфактор решений, и, что немаловажно, это быстро и дешево».

Компания «Смартстеп» (тоже резидент технопарка) занимается разработкой «умных» стелек на основе печатных сенсоров; третья компания, «Светком», — легких, гибких, прозрачных светодиодных пленок. «Все наши проекты находятся на стадии перехода от прототипа к мелкосерийному производству», — говорит Антон Кузенков, директор всех трех компаний. К «умным» стелькам проявили интерес в Центре олимпийской подготовки по спортивной ходьбе, в Федерации горнолыжного спорта и прыжков с трамплина (им важно знать распределение веса спортсмена в прыжке). А еще есть рынок индивидуального фитнеса.

Быстрее всего получится начать продажи светодиодных пленок, считает Антон Кузенков. Уже запланирован пилотный проект: установка медиафасада площадью 60 кв. м на одном из московских бизнес-центров для демонстрации рекламного видеоконтента (но можно такое полотно использовать и просто для подсветки зданий и витрин). Его преимущества в том, что он очень легкий по сравнению с традиционным светодиодным полотном — по сути, это просто пленка, которая крепится на стекло и не требует согласований с регулирующими органами. Правда, такие пленки — продукт, первоначально разработанный финской компанией Flexbright, но в Мордовии существенно доработали технологию светодиодной пленки: сделали свои контроллеры и защитный полимер, благодаря которому экрану не страшны ни дождь, ни холод. «Токопроводящие дорожки у этого продукта созданы высокоэффективным печатным методом roll-to-roll, похожим на то, как печатают газеты, — быстро и массово, — объясняет г-н Крахин. — Спрос на напечатанную светодиодную пленку обусловлен трендами на использование в качестве носителей информации пропускающих свет поверхностей: окон, фасадов, прозрачных ограждений и перегородок».

Востребованным на рынке станет и «электронный» текстиль — в первую очередь «умные» майки для спортсменов и любителей спорта, которые позволят получать данные о работе мышц, считает Алексей Исайкин: «Это уже востребовано, но сам продукт пока не доведен до ума. И мы как раз стараемся сделать такую майку, чтобы ее можно было свободно эксплуатировать и стирать». Интересуются растягиваемой пастой и модельеры, которые хотят сделать одежду светящейся и более функциональной.

Пока «Печатные технологии» продают только свою пасту, а не конечный продукт, и речь идет лишь о единицах килограммов (в лаборатории можно «сварить» не больше пяти килограммов в месяц) для инновационных стартапов — российских и зарубежных. Вокруг печатной электроники для одежды и гаджетов в мире ведется бурная деятельность: кто-то делает футболки, кто-то стельки, кепки, «умную» упаковку и многое другое. «Печатные технологии» работают в тесной связке с европейскими инноваторами, входя в международный кластер PrintoCent.

Что касается возврата вложений в стартап (только создание лаборатории потребовало 40 млн рублей; после «Печатные технологии» получали вливания и займы от «Роснано»), то Алексей Исайкин рассчитывает, что уже через три года удастся продать часть технологий и spinoffкомпаний (так называют фирмы, создаваемые материнской компанией для самостоятельной разработки и вывода на рынок нового продукта или технологии). «Продажи одной технологии — это десятки миллионов рублей, — говорит он. — Что хорошо в сети наноцентров, так это скорость работы: от появления идеи до реализации проекта проходит буквально год или даже полгода. Потому что и деньги под идею можно получить быстро, и продвинуть продукт. Помогает кооперация: мы активно привлекаем компетенции и разработки других компаний сети наноцентров».

Говоря о перспективах, Дмитрий Крахин предлагает оглянуться на несколько лет назад, когда на форумах обсуждали внедрение напечатанных RFID-меток: «Сегодня это уже реальность и сотни коммерческих применений. То же будет и с электронным текстилем, встраиваемыми напечатанными датчиками и другими компонентами новой электроники».

Центр нанотехнологий и наноматериалов республики Мордовия

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Повелители мусора Повелители мусора

Как устроен бизнес региональных операторов

РБК
Сезонное предложение Сезонное предложение

Какие методики помогут справиться с недостатками фигуры быстро и эффективно

Grazia
Смертельный отскок Смертельный отскок

Призывы запретить полеты лайнеров SSJ сильно смахивают на провокацию

Эксперт
Золотые мячи. Что стало с футбольными проектами миллиардеров в России Золотые мячи. Что стало с футбольными проектами миллиардеров в России

Судьбы футбольных проектов из 2004-го, в истории которых отметились миллиардеры

Forbes
Пьерпаоло Пиччоли о новых талантах в столице Катара и моде «без фигни» Пьерпаоло Пиччоли о новых талантах в столице Катара и моде «без фигни»

Член жюри конкурса Fashion Trust Arabia и креативный директор Valentino

Vogue
Вне игры Вне игры

Тата Карапетян, героиня самого громкого светского расставания сезона

Tatler
Хозяйка лампы Хозяйка лампы

В «Аладдине» Гая Ричи у принцессы Жасмин особая роль

Vogue
Вот мой дом родной! Вот мой дом родной!

Фотограф Михаил Степанов возвел на подмосковной даче дом своей мечты

AD
«Бездельники мне не братья»: как китайские IT-миллиардеры призывают сотрудников работать сверхурочно «Бездельники мне не братья»: как китайские IT-миллиардеры призывают сотрудников работать сверхурочно

Сотрудники китайских IT-гигантов недовольны изнурительным графиком

Forbes
От фотохостинга к авиации: как сооснователь Pinterest развивает сервис воздушного такси От фотохостинга к авиации: как сооснователь Pinterest развивает сервис воздушного такси

Все мысли Пола Шарры заняты созданием воздушного электротакси

Forbes
Ключи к силе и легкости Ключи к силе и легкости

Практика йоги критического выравнивания для избавления от последствий стресса

Yoga Journal
Быть или казаться? Быть или казаться?

Многие считают, что немецкий автомобиль — лучший автомобиль

4x4 Club
Подушка-невидимка: зачем Банку России 390 тонн наличной валюты Подушка-невидимка: зачем Банку России 390 тонн наличной валюты

Банк России активно готовится к возможным санкциям

Forbes
Единый договор об использовании Интернета: письмо создателя Всемирной паутины Единый договор об использовании Интернета: письмо создателя Всемирной паутины

В марте исполнилось 30 лет с момента создания Всемирной паутины

Популярная механика
Лучший круг Лучший круг

С возрастом все сложнее поддерживать дружеские отношения

Добрые советы
Тайминги оперативной памяти: разбираемся, какие значения лучше Тайминги оперативной памяти: разбираемся, какие значения лучше

Что означают эти непонятные цифры на оперативной памяти для ПК?

CHIP
«Синонимы» Надава Лапида – последний шанс увидеть целый Нотр-Дам «Синонимы» Надава Лапида – последний шанс увидеть целый Нотр-Дам

Еще один триумфатор Берлинского кинофестиваля добрался до России

GQ
Специалист по конфликтам. В Baring Vostok пришел антикризисный менеджер из А1 Специалист по конфликтам. В Baring Vostok пришел антикризисный менеджер из А1

Артем Артюхов из A1 пришел в Baring Vostok, чтобы разрешить конфликт

Forbes
«Выдавливая маленького Сталина». Почему Серебренникову изменили меру пресечения «Выдавливая маленького Сталина». Почему Серебренникову изменили меру пресечения

В деле Кирилла Серебренникова было много театра

Forbes
Простым смертным очередь не занимать: сверхдорогие автоновинки Простым смертным очередь не занимать: сверхдорогие автоновинки

Уникальные машины «индивидуального пошива»

Популярная механика
Что будет, если съесть 3 ложки соли? Только правда и ничего кроме правды Что будет, если съесть 3 ложки соли? Только правда и ничего кроме правды

Не делайте этого!

Playboy
7 популярных мифов об аллергии (их распространяют сами аллергики) 7 популярных мифов об аллергии (их распространяют сами аллергики)

Пора уже перестать верить в эти заблуждения!

Playboy
Боевые шагоходы: со страниц фантастики в реальность Боевые шагоходы: со страниц фантастики в реальность

Как выглядели бы боевые машины будущего и какую пользу они могли бы принести

Популярная механика
Этими руками: как, зачем и где делать мужской маникюр Этими руками: как, зачем и где делать мужской маникюр

Уход за руками давно перестал быть прерогативой женщин

Esquire
Задачи для ретушера Задачи для ретушера

Suzuki Vitara пережила плановое обновление

АвтоМир
Острая потеря крова Острая потеря крова

Власть в России опять взялась за бездомных

Огонёк
Коронный номер Коронный номер

Принцы и короли то и дело женятся на звездах, официантках и журналистках

Добрые советы
Смешные деньги Смешные деньги

Как устроена империя Александра Маслякова

GQ
«Коммерсантъ» узнал о переговорах Демьяна Кудрявцева о продаже «Ведомостей» «Коммерсантъ» узнал о переговорах Демьяна Кудрявцева о продаже «Ведомостей»

Демьян Кудрявцев ведет переговоры о продаже газеты «Ведомости»

Forbes
Там, во рту Там, во рту

На зубы влияет не только чистка, но и все остальные виды нашей активности

Maxim
Открыть в приложении