Программируемые материалы


Технология программируемого гибридного изменяющего форму материала

16 июня 2016
 
Программируемые материалы — вещь достаточно новая и пока эти технологии, лишь только начинают покидать стены лабораторий. Одна из таких лабораторий — в Массачусетском технологическом университете. В ней над подобным инновационным материалом работает Башир Томе — магистр MIT Tangible Media Group. Его «основанный на мембране жесткий материал» называется Экзокожа.

Программируемый материал "экзокожа" состоит из треугольной мозаики из жесткого силикона, которая закреплена на гибких силиконовых пузырях. Выборочно надувая эти пузыри, материал может изменять свою форму, реагировать на касания, передавать информацию, менять функциональность и многое другое. 
Если описание не достаточно понятно, то не волнуйтесь — видео все весьма наглядно объясняет. 
Томе исследовал применение экзокожи для рулевого колеса автомобиля.  В представленной работе ученые  хотели увеличить пространственную память, снизить количество отвлекающих элементов и упростить ранее сложное выполнение нескольких задач одновременно.
Мы представили себе  рулевое колесо с изменяющейся текстурой, которое может передавать указания GPS, а также другую информацию, связанную с вождением, ненавязчивым, естественным способом — при помощи тактильных ощущений. 
Гаптика (жесты и касания) — ненадежный и не очень точный интерфейс для современного динамично развивающегося автомобильного сегмента. Эту проблему, помимо прочих, может решить переход к использованию изменения формы и текстуры. Одно из многих преимуществ — возможность давать человеку реагировать рефлекторно, то есть максимально быстро. В отличие от визуальных и гаптических дисплеев, импульсы Экзокожи очень хорошо ощущаются тактильно и интерпретируются визуально. 
Основной причиной, отделяющей прототип от готового коммерческого продукта, станет уровень точечного контроля, который будет иметь пользователь - этот показатель зависит от количества отдельно управляемых пузырьков в материале. В большинстве концептуальных моделей, показанных на приведенных выше видео, каждый из жестких элементов может управляться отдельно, что означает, что у каждого из них должен быть собственный пузырь и собственный пневматический привод. С учетом существующих технологий производства, это не очень практично. Поэтому на реальном прототипе один пузырь используется для управления сразу несколькими жесткими элементами.

К счастью, это ограничение, возможно, скоро удастся преодолеть. Вместо того, чтобы полагаться на внешние воздушные насосы и огромное количество трубок для пневматики, может оказаться возможным создание замкнутых пневматических приводов. Их можно будет устанавливать под каждым отдельным жестким элементом, который они и будут приводить в движение. 
Есть еще одна подходящая технология: обратимый электролиз, который при помощи электричества разделяет воду на кислород и водород и наоборот. Подобные приводы уже находятся на стадии готовых прототипов. Альтернативой могут быть реагирующие на тепло запоминающие форму эластомеры и электроактивные полимеры.

Томе надеется, что все эти исследования приведут к нарушению «разрыва между твердым и мягким, анимированным и не анимированным, что вдохновит исследователей взаимодействия человека и компьютера на создание новых интерфейсов с использованием физических материалов, а не ограниченных в применении пикселей.» Он, возможно, слегка преувеличивает, но реальная технология, открывающая путь к созданию физических объектов, способных адаптироваться под наши потребности, действительно впечатляет.
Пример применения программируемых материалов вы могли видеть на презентации нового концепткара компании BMW, представленного широкой публике весной 2016 года.   

Что еще почитать