Автор: Джейми Кондлифф (Jamie Condliffe)
Если бы мы вынесли одну вещь из концептуальных разработок и низкосортных научных фильмов, то это был бы тот факт, что все мы заслужили гибкие технологии: биоэлектронные татуировки, которые измеряют наши жизненные показатели, планшеты, которые мы можем свернуть в рулон и положить в карман.
И что же, где это все?
Выясняется, что сделать по-настоящему гибкое устройство оказалось значительно сложнее, чем представляют себе фантасты и режиссеры фильмов. Мы все больше видим демонстраций гибких технологий на таких мероприятиях, как CES, но производители чаще показывают единственную функцию - сворачивающийся экран здесь, растягиваемая схема там. В реальной жизни гаджеты должны как-то соединить эти функции вместе в одном аккуратном корпусе, и это на поверку оказывается камнем преткновения.
Но один из первичных барьеров для гибкой электроники - а именно разработка гнущихся батарей с растягиваемыми схемами - прямо сейчас был определен в исследовательских лабораториях по всему миру. И если эта проблема будет преодолена, вы можете встать в очередь за электронными устройствами, которые значительно сложнее повредить, которые лучше реагируют на окружение и меняют стиль вашего физического взаимодействия с ними.
Хотя в 2014 iPhone 6 продемонстрировал определенную гибкость, большинство сегодняшних устройств далеки от этого. Это происходит потому, что электроника использует комплексную комбинацию компонентов, большинство из которых на сегодня не могут изгибаться.
Например, процессоры все еще травятся по кремниевым пластинам, и вы не хотите думать о том, что может случиться, если вы изогнете свою литиево-ионную батарею, которая питает ваш телефон. Несколько примеров гибкой электроники, которая существует, не имеют ничего, чтобы порекомендовать их.
Посмотрите на несколько примеров, которые вы видели на страницах нашего журнала: в 2012, Wexler выпустил первый в мире гибкий ридер, за ним последовала Sony со своей Paper в 2014. Электронные ридеры не столь захватывающи, но Paper упаковала гибкий 13-дюймовый экран с электронными чернилами, который - несмотря на свою цену в $1,100 - намекнул на будущее гибких планшетов.
Спустя два года мы все еще ждем, потому что, кажется, никто не разобрался, что делать с чипами, памятью, батареями и так далее. В обоих этих устройствах они были просто установлены на негибкую конструкцию по краям экрана. Еще есть несколько телефонов, которые извлекают выгоду из гибких экранов, такие как LG Flex 2 и Samsung Galaxy S6 Edge.
Но как мы уже увидели, гибкий экран не равен гибкому телефону; скорее вы получите изогнутое устройство, которое лучше подходит к вашему лицу или любопытное сообщение, сдвинутое на одну сторону. Так или иначе, гибкость остается скорее причудливым трюком, чем реально полезной характеристикой.
В гораздо большем масштабе Samsung показал телевизор, которые может автоматически превращаться из согнутого в плоский одним нажатием кнопки. Но при диагонали экрана в 105 дюймом, глубина изгиба может быть измерена однозначным значением дюймов - то есть эффект больше напоминает изгиб гигантской кредитной карты, чем реальное оборачивание пикселями вашего лица.
Эти недостатки можно приписать и недостатку гибкости у некоторых ключевых компонентов. Представьте стопку игральных карт, сложенных друг на друга. Теперь представьте их в виде различных деталей простого гибкого электронного устройства: провода, батарея, процессор и так далее. Слегка согните стопку в середине и все карты выгнутся в унисон; согните их посильнее и края карт разойдутся веером друг от друга. Также и ваши электронные компоненты больше не совпадают, как хотелось бы. Это может быть применимо только в том случае, если вам нужно только скрутить устройство в рулон.
Но скажите, что вы хотите чего-нибудь, что способно на более сложные формы, как например, планшет, который вы можете скомкать, как лист бумаги. Возвращаясь к колоде карт, вы не можете сделать этого, по крайней мере это непросто, и скорее всего, вы закончите тем, что повредите что-нибудь в процессе.
Вместо этого вам нужны детали компонентов - или по меньшей мере то, что связывает их вместе - которые могут растягиваться и изгибаться таким образом, чтобы различные детали изгибались все вместе и создавали более интересные формы. Введите эластичные схемы, которые наконец-то появились в полную силу.
Обычно, такая схема подразумевает определенный вид растягиваемого полимера, модифицированного до проводника электричества, что выросли как на дрожжах в последнее десятилетие. В 2008 такие виды электроники могли растягиваться на почти 70%, оставаясь проводимыми; сегодня, возможно создать подобные волокна, которые могут растягиваться более чем на 1 000% от своей изначальной длины. Используя эластичную полимерную базу, вы можете создать растягиваемую печатную плату, подобную той, что анонсировал Panasonic в прошлом году (см. фото выше).
И если вы не планируете выполнять какие-нибудь сумасшедшие трюки со своим телефоном, трудно представить ситуацию, в которой вам понадобится что-либо более эластичное, чем это. Некоторые компоненты немного более сложны для изгибания, но к счастью есть общая тенденция в электронике, которая может помочь.
"Траектория традиционной полупроводниковой отрасли заключается в миниатюризации - делая вещи более тонкими и маленькими", - говорит Джон Роджерс, профессор инженерии из Университета Иллинойса. "Эти тенденции играют значимую роль для гибкой электроники".
Это значит, что некоторые детали - как радио антенны и простые сенсоры - в действительности начинают становиться такими тонкими, что они будут достаточно гибкими без дополнительных исследований.
Распространение смартфонов и носимой электроники в итого заставило чипы быть еще меньше - просто посмотрите на Intel's Curie, который вмещает процессор, простые сенсоры и Bluetooth в устройство, размером с обычную кнопку. По мнению профессора Роджерса маленькие островки негибких компонентов, подобных тем, которые уже используются в устройствах такого типа, могут быть установлены на эластичные листы. Соединенные эластичными проводниками, они могут быть размещены таким образом, что определенное спроектированное движение устройства выдержит возможные отказы.
"Есть мнение, что необходимо разработать совершенно новый тип полупроводников и материалов, и все они должны будут напечатаны на принтере", - говорит он. "Сегодня наиболее выигрышная стратегия признает такой подход, но также признает и огромный потенциал существующей технологии, которая была разработана для портативной электроники с обычными параметрами формы".
Другим вариантом является совместное использование ресурсов, которые находятся неподалеку; может не возникнуть необходимость в устройстве, упакованного в мощный корпус, когда есть молниеносный смартфон. Мы видели что-то подобное со смарт-часами, и нет никаких причин быть уверенным, что это не будет примером для большинства гибких устройств.
Все, что нужно, это какой-то вид беспроводной связи данных для быстрой передачи информации. Но есть еще одна большая ложка дегтя в бочке меда. "Трудность представляют собой источники питания", - признает Роджерс. "Мы можете сделать большую часть компонентов достаточно маленькими в поперечных размерах, что вы сможете разработать мягкие механизмы, которые вы в итоге хотите. Но это не относится к батареям, в которых емкость ячейки продиктована ее объемом: сделайте ее столь тонкой, чтобы быть гибкой, и вряд ли она выдержит зарядку. В этом мало пользы, особенно, учитывая скорость, с которой заряжаются большинство устройств сегодня". Видимо, лучшим решением является беспроводное питание. "В этом случае все, что вам действительно нужно сделать, это гибкая антенна для получения питания", - говорит Роджерс.
В Сиэтле уже есть отделы, которые являются частью эксперимента по тестированию практического использования этого подхода. Там устройства захватывают колебательные сигналы в wi-fi потоках данных и превращают их в прямой ток. На текущий момент - это может обеспечить питанием только маленькие устройства, но в этом году на CES мы увидели беспроводную систему зарядки iPhone от Ossia, которая станет коммерческой реальностью к концу 2016. Согласно Роджерсу, мы подходим к точке, когда "возрастающая инженерия может быть пущена в ход".
Ожидается, что гибкая электроника в ближайшие годы будет постоянно улучшаться. Компоненты станут более гибкими, схемы будут требовать меньше питания, материалы, из которых будут производиться гибкие устройства, будут более приятными для взаимодействия с ними. "Есть много возможностей для исследований", - говорит Роджерс. "Но я надеюсь и верю, мы подошли к этапу очень быстрого роста". Срирам Субраманиан, профессор компьютерно-человеческого взаимодействия в Университете Бристоля, разделяет этот энтузиазм - но также предупреждает: "Некоторые из тех примеров, что мы видели, как например гибкий экран от LG, являются лишь демонстрацией", - объясняет он Gizmodo, - "Вопрос не в том, можем ли мы создавать гибкие устройства или нет, а в том, как мы представляем их использование, которое имеет смысл". Например, ваш телевизор должен лучше сворачиваться, чем сегодняшние продукты от Samsung. Субраманиан отмечает, что он должен изгибаться в обе стороны: в вогнутом режиме телевизор может предоставить действительно захватывающий опыт, тогда как в выгнутом режиме он даст возможность для игр с несколькими участниками, не давая вам возможность видеть своего оппонента.
Ваш планшет может быть гибким наполовину - немного как Lenovo Yoga, но как единый экран - позволяя вам показывать слайд шоу изображений на одной стороне, скажем, в то время, как ваши зрители сидят с другой стороны экрана. Или ваш телефон может использовать сенсор окружающего освещения для улавливания солнечного света и менять свою форму, чтобы затенить ваш экран. Есть еще множество потенциальных применений подобных свойств. Но как сказал мне Субраманиан раньше: "Эти виды технологий были революционны, а не эволюционны - они меняют стиль нашего использования электроники. Причина того, что мы до сих пор не используем гнущийся планшет, может быть заключается в том, что производители делают маленькие шажочки в этом направлении, чтобы не ошеломлять нас, наряду с готовностью самой техники. В конечном счете реальная гибкая технология - неизбежное будущее потребительской электроники - просто мы должны быть терпеливыми."
"Было бы здорово, если мы я мог свернуть свой телефон и положить его в карман", - говорит Субраманиан, - "И мы придем к этому!".
Источник: gizmodo.com