Если в киноэпопее «самозашнуровывающиеся» кроссовки главного действующего лица представляли собой выдуманный аксессуар, то задумка специалиста из Соединенных Штатов Америки уже обрела практические очертания. Чтобы добиться поставленной задачи, Томасу пришлось пройти долгий путь разработки высокотехнологичного материала — электропроводов-конденсаторов, обладающих по-настоящему фантастическими параметрами. Кроме обычного для кабелей свойства проводить электрический ток они способны накапливать заряд, чтобы «отдать» его в случае необходимости. Например, нуждающемуся в подзарядке мобильному устройству — смартфону или планшетному компьютеру, сегодня составляющим основу технологического парка применяемых человеком гаджетов.

Основная цель американца — запуск в массовое производство «самозарядной» одежды из нанотехнологичной ткани, обладающей свойствами солнечных панелей и емких аккумуляторных батарей одновременно. Сформировавшееся после просмотра фильма режиссера Роберта Земекиса видение будущего современного человечества по версии Томаса нарисовало привлекательные перспективы избавления от тяжелых и занимающих порой огромные пространства аккумуляторов на основе лития. Эти два параметра стали главными сдерживающими факторами для сегмента автомобилестроения — прогресс в области создания автомобилей на электротяге с сопоставимым с машинами на бензине или дизельном топливе пробегом на одной зарядке/заправке движется «черепашьими» темпами по причине избыточной массы и габаритов необходимых для запитывания «прожорливых» электромоторов батарей. Напомним, что действующими рекордсменами в этой номинации остаются электрокары Tesla Motors, способные в идеальных климатических условиях преодолевать до 450 километров по автомобильным трассам до следующей зарядки аккумуляторов. Если заменить электромобили на американских военнослужащих, таскающих в Ираке и Ливии на себе десятки килограмм различного оборудования и батарей, то становится очевидной ключевая задача разработчика «электроткани».

По словам Томаса, его главная цель — обеспечить солдатам армии США максимальную свободу и удобство во время прохождения службы под палящим ближневосточным солнцем, являющимся потенциальным источником «халявной» электроэнергии. Чтобы превратить проникающий в земную атмосферу свет галактического светила, ученый попытался «наделить» разработанный и представленный в 2015 году «нанокабель» способностью поглощать и преобразовывать солнечную энергию в электричество. Объединение этих трех взаимоисключающих характеристик — фотоэлектрического элемента, полупроводника и суперконденсатора, обеспечивающего хранение накопленной энергии в течение продолжительного времени, позволяет создать совершенно уникальное и очень перспективное решение — нанотехнологичную одежду. В процессе носки такой аксессуар человеческого гардероба будет одновременно накапливать и хранить электроэнергию для удовлетворения потребностей владельца в электрообеспечении многочисленных электронных «помощников» современного потребителя. Кроме телефонов и планшетов спектр применяемой человеком электроники очень обширен — от новомодных аксессуаров в виде умных часов до интегрированных в человеческое тело медицинских датчиков и сенсоров, включая механические органы вроде искусственного сердца или клапана.

Основу такой нанотехнологичной одежды составляет созданная в лабораториях американского Университета штата Флорида «электроткань», в свою очередь состоящая из разработанных годом ранее кабелей. За разработку последнего ученый стал обладателем диплома «R&D 100 Award» в номинации «лучшее изобретение года во всем мире”. Вторая многолетняя работа изобретателя — полупрозрачные солнечные батареи, которые предполагается использовать для создания «фотоэлектрических» окон, способных помимо основной функции — пропускать солнечный свет в помещение, «задерживать» часть лучей для их последующего преобразования в электричество. Объединив эти два направления, доцент совместно с исследователями из Колледжа оптики и фотоники кафедры материаловедения и инженерии получил уникальную по характеристикам структуру — эластичную и прочную одновременно «наноткань» со свойствами солнечной панели, полупроводника и аккумуляторной батареи. Первая публичная демонстрация изобретения состоялась в начале текущего месяца, а детальное описание технологии и перспективы технологичной новинки автор исследования опубликовал в академическом западном журнале Nature Communications.

Представить последствия применения технологической новинки американца на практике сегодняшнему потребителю достаточно легко — стать обладателем куртки, преобразовывающей свет Солнца в электричество и накапливающей его во время светового дня, захочет каждый первый владелец смартфона или планшета. Интеграция функции беспроводной зарядки во внутренний карман такого аксессуара позволит полностью забыть о потребности искать ближайшую розетку после истощения запасов энергии встроенной в мобильное устройство батареи. Обычное ношение электронного помощника в кармане позволит всегда иметь полностью заряженный и готовый к использованию гаджет, носимый аксессуар или работающий от батареи фонарик. Для военных сшитая из уникальных «нанопроводов» форма станет настоящим спасением — вместо десятков килограмм «разношерстных» аккумуляторов для всевозможного армейского оборудования — радиостанций, пеленгаторов, активных приборов ночного видения и т.д., бойцам придется надевать легкую и удобную «нанокуртку».

К настоящему моменту никаких технических подробностей о сроках появления готовых решений — способных «самозаряжаться» предметов гардероба, автор исследования не сообщает, ссылаясь на необходимость продолжения работы в выбранном направлении. Остается загадкой и стоимость серийного производства «наноткани», основным материалом для которой выступает продолжающая дорожать на мировых рынках медь. Существуют и другие технические ограничения, оказывающие прямое влияние на сроки внедрения разработанной Томасом и его коллегами технологии, поэтому любителям литературной и кинематографической фантастики, рассчитывающим увидеть в магазинах «умную одежду» уже в ближайшие годы, придется подождать. Как минимум, появления более подробного описания созданной технологии изготовления проводов-конденсаторов, которые могут стать отличным технологическим толчком для появления еще более фантастических и практичных «умных» аксессуаров.

Работа опубликована в Nature Communications