Японцы разработали «умную» кружку, которая способна выводить на поверхности налитой в нее жидкости различные рисунки при помощи пузырьков

Японские инженеры создали кружку, способную создавать на поверхности налитой в нее жидкости фигуры из пузырьков. Например, она способна показать на напитке время или вывести короткое слово, рассказывают авторы статьи с описанием разработки. Новация была представлена на конференции UIST 2019.

Отметим, что методы, позволяющие наносить на поверхность напитков узоры и изображения, существуют уже давно. Один из самых известных примеров — это техника латте-арт, позволяющая наносить на поверхность кофе с молоком узоры. Проблема в том, что такого рода методы применимы, как правило, лишь к одному типу напитков, а также не позволяют менять созданное на поверхности изображение.

Исследователи из Университета Отяномидзу разработали кружку, «совместимую» со многими напитками и способную в любой момент изменить отображаемый на поверхности жидкости узор. Для получения таких характеристик авторы решили использовать электролиз воды, при котором образуются безопасные для человека газообразные водород и кислород. На дне «инновационной» кружки установлена матрица из катодов (в данном случае использовался массив 10 на 10 электродов, однако при необходимости систему можно укрупнить или расширить), а на стенке расположен круговой анод в виде пленки из сусального золота.

Во время работы размещаемая под кружкой электроника подает напряжение на нужные электроды, в результате чего в определенных точках начинает вырабатываться газ, поднимающийся к поверхности в виде небольших пузырьков. Эксперименты показали, что для создания яркой точки из пузырьков необходимо несколько секунд, а для их рассеяния — несколько десятков секунд. Впрочем, это усредненные показатели — время на создание и рассеяние «пикселей» зависит от типа напитка.

На первом этапе ученые провели эксперимент с обычной чистой водой, обнаружив, что в ней пузырьки видны плохо. На следующем этапе они заменили воду на кофе. Здесь исследователи столкнулись с двумя проблемами. Во-первых, кофе изначально не «поддавалось» системе, поскольку имело низкую проводимость. Решить эту проблему удалось добавлением незначительного количестве соды (концентрация соды составила 0,4%). Во-вторых, когда кофе «заработало», выяснилось, что пузырьки слишком быстро рассеиваются, что негативным образом сказывается на качестве выводимого изображения. Для предотвращения диффузии пузырьков, исследователи увеличили плотность кофе, добавив в него в незначительном количестве кукурузный крахмал в пропорции 1,8 г/л. После этого «дисплей» заработал должным образом.

Ученые протестировали систему не только на обычном кофе, но и на кофе с молоком и в обоих случаях остались довольны результатами. На третьем этапе они взялись за соки, с которыми приемлемый результат был получен сразу: как поясняют специалисты, соки сами по себе имеют хорошую проводимость и достаточную плотность. Также решение испытали на чае и молоке — отмечается, что и в этих экспериментах устройство доказало свою работоспособность, однако каких-либо подробностей в данном случае не приводится.

Любопытно, что в своей работе исследователи уделили внимание не только эффективности решения, но и его безопасности: помимо электродов для синтеза газа, в кружке также установлено два контрольных электрода. Один из них расположен на стенке, где кружка соприкасается с губами, а второй установлен на ручке. При помощи этих электродов система отслеживает прикосновения пользователя и понижает напряжение на основных электродах, когда он собирается выпить содержимое кружки (отметим, что во время работы сила тока, которую выводит плата на электроды, составляет 0,65 мA).

Ученые предполагают, что такие кружки могут пригодиться в повседневной жизни, к примеру, для отображения времени или погоды, пока пользователь пьет кофе утром.

Впрочем, это еще не все достоинства метода. В дополнение к вышеперечисленному исследователи выяснили еще то, что их технология подходит также для «печати» сообщений на блюдах, которые в начале готовки пребывают в жидком состоянии. Например, им удалось запечатлеть слово «love» в желе, причем рецепт его создания ничем не отличался от рецепта обычного аналога: в эксперименте использовались лишь виноградный сок и агар. После смешивания ингредиентов получившуюся жидкость перелили в «умную» кружку, которую затем поставили в холодильник и включили на время застывания будущего угощения.

Помимо этого, изобретатели указывают, что разработанное ими решение потенциально может пригодиться для создания интерактивных декораций: с его помощью можно, к примеру, выводить различные сообщения на поверхности небольших искусственных озер или фонтанов.

В ближайшем будущем исследователи планируют заняться усовершенствованием изобретения: в частности, они намерены увеличить количество «пикселей», доведя их количество до тысячи, и сделать систему беспроводной (в настоящее время используемая в качестве контроллера плата Arduino Pro Mini подключается к ПК по проводу).

Источник: N+1