Manica intelligente, immagini e comandi dentro la stoffa

Un gruppo di ricerca di Singapore ha realizzato una manica capace di mostrare immagini e video direttamente nella trama del tessuto. Il prototipo integra anche comandi tattili, sensori e funzioni simili a quelle di uno smartphone.

Il coordinatore del progetto, Tural Khudiyev, guarda soprattutto alle applicazioni mediche. «Un indumento potrebbe raccogliere in modo continuo dati fisiologici e consentire a chi lo indossa di consultarli e interagire con essi direttamente dai vestiti», ha spiegato il docente della National University of Singapore. Con l’intelligenza artificiale, ha aggiunto, questi capi potrebbero offrire controllo e assistenza personalizzati.

I limiti prima dell’uso quotidiano

La tecnologia non è ancora pronta per la vendita. Restano da risolvere aspetti legati alle batterie, ai costi industriali e ai tempi necessari per trasformare il prototipo in un abito commerciale.

Anche la definizione delle immagini è distante da quella dei telefoni: il display raggiunge circa 14,5 pixel per pollice, contro le diverse centinaia degli schermi degli smartphone. Per aumentare la nitidezza servirebbero diodi più ravvicinati, ma questa soluzione renderebbe le fibre meno flessibili. Il gruppo punta quindi a componenti più piccoli e filati più sottili, lavorabili con le normali macchine per maglieria, tessitura e ricamo.

Funzioni e resistenza del tessuto

La manica sperimentale contiene 54 fibre luminose, ognuna con 96 diodi distanziati 1,75 millimetri. Il risultato è una superficie da 96 per 54 punti, larga 168 millimetri e alta 105, con aggiornamento a 30 immagini al secondo e colori a 8 bit.

Il capo può riprodurre video, visualizzare fotografie, eseguire calcoli, indicare il nord magnetico e rispondere alla voce. Sensori aggiuntivi rilevano movimento, temperatura e luce ambientale; una fibra collocata sotto l’ascella permette inoltre di misurare la temperatura corporea. Il sistema ruota automaticamente le immagini e modifica la luminosità in base alle condizioni esterne.

La parte elettronica di controllo non è ancora incorporata nella stoffa: dodici microcontrollori, alimentati da batterie ai polimeri di litio, gestiscono i gruppi di fibre. Un guasto su una linea non blocca quelle vicine e il display può registrare più pressioni nello stesso momento.

Le prove hanno mostrato una buona resistenza. Dopo 50 lavaggi in lavatrice, eseguiti con programma delicato e con il capo inserito in un sacchetto, luminosità e risposta al tocco sono rimaste quasi inalterate. La manica ha superato anche mille piegature su un raggio di 5 millimetri, mantenendo la temperatura sul lato a contatto con la pelle sotto i 43 gradi.

Come funzionano le fibre luminose

La struttura nasce da sottili fili di rame isolati, disposti accanto a una fila di diodi. Un laser rimuove la vernice nei punti stabiliti e consente di saldare ciascun elemento soltanto ai collegamenti necessari; un secondo intervento elimina le porzioni superflue. In questo modo viene definita la rete elettrica lungo il filo.

La striscia viene poi racchiusa in un cilindro di polimero, riscaldata e allungata fino a ottenere una fibra di un millimetro di spessore e 10 metri di lunghezza. La National University of Singapore indica oltre 5mila chip e più di 20mila saldature all’interno di questo elemento.

Sotto i diodi si trova il sensore tattile, formato da due guaine di polietilene conduttivo separate da uno spazio minimo. La pressione del dito le avvicina, chiude il circuito e individua il punto da illuminare. Le normali pieghe della manica non attivano il contatto, mentre una pressione più decisa del polpastrello sì.

La fibra singola è più rigida del cotone per la presenza dei componenti elettronici, ma il tessuto nel suo complesso ha una flessibilità simile a quella di un misto cotone-poliestere. Gli intervalli di polimero tra un chip e l’altro permettono inoltre al filo di piegarsi.

Il progetto deriva da una ricerca presentata nel 2021 dal gruppo di Huisheng Peng alla Fudan University di Shanghai. Quel lavoro aveva prodotto un tessuto luminoso lungo sei metri e una tastiera tessile separata. La soluzione di Singapore riunisce invece emissione luminosa e rilevamento della pressione nella stessa fibra.