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

Почему империя Марка Цукерберга должна умереть? Почему империя Марка Цукерберга должна умереть?

Он со­здал Facebook, не по­до­зре­вая, что люди вос­ста­нут про­тив него

GQ
Хранить нельзя выбросить Хранить нельзя выбросить

Что делать, если после генеральной уборки квартира опять наполняется хламом

Cosmopolitan
Свое «Твое» Свое «Твое»

Отказавшись от франчайзи, торговая марка «Твое» увеличивает продажи в онлайне

Forbes
Аэропорт «Бесовец» получил новое название Аэропорт «Бесовец» получил новое название

Чтобы не «вызывать ассоциации с потусторонними силами»

National Geographic
Спасибо за «вафлю»! Спасибо за «вафлю»!

«Вафельница» — пожалуй, самое полезное нововведение

4x4 Club
Кабаны-кладоискатели раскопали сокровище в Словакии Кабаны-кладоискатели раскопали сокровище в Словакии

Неподалеку от словацкой деревни дикие кабаны раскопали залежи старинных монет

National Geographic
Как стать президентом: 10 лайфхаков Владимира Зеленского Как стать президентом: 10 лайфхаков Владимира Зеленского

Как пройти путь от комика до президента страны

Forbes
«Сейчас испытываем нехватку то одного, то другого миллиарда»: Алексей Мордашов о богатстве, работе по 12 часов, ошибках и диете «Сейчас испытываем нехватку то одного, то другого миллиарда»: Алексей Мордашов о богатстве, работе по 12 часов, ошибках и диете

Отрывок беседы с миллиардером Алексеем Мордашовым

Forbes
«Отход от табу совершается в шесть шагов» «Отход от табу совершается в шесть шагов»

Какое место фейки и деструкция занимают в современной политике

Огонёк
Звезды, которые не худеют к лету Звезды, которые не худеют к лету

Эти звезды ни капли не переживают по поводу цифр на весах

Лиза
Как одеваются женщины ООН: всемирный подиум правозащитников, звезд и журналистов Как одеваются женщины ООН: всемирный подиум правозащитников, звезд и журналистов

Знали ли вы, что в ООН периодически проходят модные показы?

Cosmopolitan
Четыре шага к вашему новому «Я» Четыре шага к вашему новому «Я»

Кажется, никогда еще начать работать над собой не было так просто — и так сложно

Psychologies
Илья Репин. В плену страстей Илья Репин. В плену страстей

История жизни Ильи Репина

Караван историй
Райские кущи Райские кущи

Сорок лет назад Юбер де Живанши и Филипп Вене купили поместье Дю‑Жонше

AD
Щупальца прогресса: как потребление ведет нас к кризису Щупальца прогресса: как потребление ведет нас к кризису

Apple, Google, Facebook, Amazon обрели неслыханное экономическое влияние

Популярная механика
Геи много сделали для нашего района Геи много сделали для нашего района

Друзья и враги Тани Михеевой и всех бедных людей

Русский репортер
Что нам мешает проявлять себя? Что нам мешает проявлять себя?

Как распрощаться с ограничивающими установками?

Psychologies
«Хеллбой»: бессмысленный и обалденный треш «Хеллбой»: бессмысленный и обалденный треш

В новой экранизации комикса про адового героя вырывают языки и отрубают головы

GQ
Сладкий поцелуй Сладкий поцелуй

Воздушное лакомство на все времена!

Лиза
Изобретения под запретом: как режим санкций ведет к дефициту технологий Изобретения под запретом: как режим санкций ведет к дефициту технологий

Санкции против России отразились и на сфере патентных отношений

Forbes
Спец расскажет… Как выигрывать технику в интернете Спец расскажет… Как выигрывать технику в интернете

Как выиграть смартфон в конкурсе в интернете?

CHIP
Как найти сломанную ДНК Как найти сломанную ДНК

Ученые установили, как фермент репарации NEIL-1 определяет участки ДНК человека

Популярная механика
Первая леди Украины: что мы знаем о Елене Зеленской Первая леди Украины: что мы знаем о Елене Зеленской

Будет ли Елена Зеленская принимать активное участие в политической карьере мужа

Forbes
Илон Маск анонсировал создание роботакси Tesla Илон Маск анонсировал создание роботакси Tesla

Tesla собирается выпустить полностью автопилотируемую машину

Forbes
7 фраз, которые стоит говорить чаще 7 фраз, которые стоит говорить чаще

Наши слова формируют наш мир, жизнь и окружение

Psychologies
10 несказочных историй про чудеса 10 несказочных историй про чудеса

Как подвиги сочетаются с парадоксами русской жизни

Русский репортер
11 невероятных женщин с аутизмом и их истории, меняющие мир 11 невероятных женщин с аутизмом и их истории, меняющие мир

Удивительные и талантливые женщины с аутизмом

Playboy
15 богатейших семей в Госдуме и Совете Федерации 15 богатейших семей в Госдуме и Совете Федерации

Кто вошел в число самых богатых парламентариев России

Forbes
6 последствий ночного перекуса (предупрежден — значит вооружен) 6 последствий ночного перекуса (предупрежден — значит вооружен)

Во сколько закрывается твоя кухня?

Playboy
Металлург в супермаркете: зачем миллиардер Алексей Мордашов покупает долю в сети «Лента» Металлург в супермаркете: зачем миллиардер Алексей Мордашов покупает долю в сети «Лента»

Владелец «Северстали» договорился о покупке 42% в сети гипермаркетов «Лента»

Forbes
Открыть в приложении