Archeologie onthult dat mensen zo'n 170 kleding begonnen te dragen, 000 jaar geleden, zeer dicht bij de voorlaatste ijstijd. Zelfs nu, Hoewel, de meeste moderne mensen dragen kleding die nauwelijks verschilt van die vroegste kledingstukken. Maar dat gaat veranderen, aangezien flexibele elektronica steeds meer wordt verweven in wat 'slimme stoffen' wordt genoemd.

Veel van deze zijn al beschikbaar voor aankoop, zoals leggings die zachte trillingen bieden voor gemakkelijker yoga, T-shirts die de prestaties van spelers volgen en sportbeha's die de hartslag bijhouden. Slimme stoffen hebben potentieel veelbelovende toepassingen in de gezondheidszorg (meten van de hartslag en bloeddruk van patiënten), defensie (monitoring van de gezondheid en activiteitsniveaus van soldaten), auto's (stoeltemperaturen aanpassen om passagiers comfortabeler te maken) en zelfs slimme steden (borden laten communiceren met voorbijgangers).

Ideaal, de elektronische componenten van deze kledingstukken – sensoren, antennes om gegevens te verzenden en batterijen om stroom te leveren - zullen klein zijn, flexibel en grotendeels onopgemerkt door hun dragers. Dat geldt vandaag voor sensoren, waarvan vele zelfs in de machine kunnen worden gewassen. Maar de meeste antennes en batterijen zijn stijf en niet waterdicht, dus moeten ze van de kleding worden losgemaakt voordat ze worden gewassen.

Mijn werk bij het ElectroScience Laboratory van de Ohio State University heeft tot doel antennes en stroombronnen te maken die even flexibel en wasbaar zijn. specifiek, we borduren elektronica rechtstreeks in stoffen met geleidende draden, die we 'e-threads' noemen.

Antenne borduren

De e-threads waarmee we werken zijn bundels van gedraaide polymeerfilamenten om sterkte te bieden, elk met een op metaal gebaseerde coating om elektriciteit te geleiden. De polymeerkern van elk filament is meestal gemaakt van Kevlar of Zylon, terwijl de omringende coating zilver is. Tientallen of zelfs honderden van deze filamenten worden vervolgens in elkaar gedraaid om een ​​enkele e-draad te vormen die meestal minder dan een halve millimeter breed is.

Deze e-threads kunnen gemakkelijk worden gebruikt met gewone commerciële borduurapparatuur - dezelfde computer-aangesloten naaimachines die mensen elke dag gebruiken om hun naam op sportjacks en sweatshirts te zetten. De geborduurde antennes zijn lichtgewicht en net zo goed als hun stijve koperen tegenhangers, en kan net zo ingewikkeld zijn als de modernste printplaten.

Onze e-thread antennes kunnen zelfs worden gecombineerd met reguliere threads in complexere ontwerpen, zoals het integreren van antennes in bedrijfslogo's of andere ontwerpen. We hebben antennes kunnen borduren op stoffen zo dun als organza en zo dik als Kevlar. Eenmaal geborduurd, de draden kunnen worden aangesloten op sensoren en batterijen door traditioneel te solderen of door flexibele verbindingen die componenten met elkaar verbinden.

Tot dusver, we hebben slimme hoeden kunnen maken die diepe hersensignalen lezen voor patiënten met Parkinson of epilepsie. We hebben T-shirts geborduurd met antennes die het bereik van wifi-signalen uitbreiden naar de mobiele telefoon van de drager. We hebben ook matten en lakens gemaakt die de lengte van baby's controleren om te screenen op een reeks medische aandoeningen in de vroege kinderjaren. En we hebben opvouwbare antennes gemaakt die meten hoeveel een oppervlak waarop de stof is gebogen of opgetild is.

Verder gaan dan de antenne

Mijn lab werkt ook samen met andere onderzoekers van de staat Ohio, waaronder chemicus Anne Co en arts Chandan Sen, om flexibele op stof gebaseerde miniatuur stroomgeneratoren te maken.

We gebruiken een proces dat lijkt op inkjetprinten om afwisselende gebieden van zilveren en zinkstippen op de stof te plaatsen. Als die metalen in contact komen met zweet, zoutoplossing of zelfs vochtafscheidingen uit wonden, zilver fungeert als de positieve elektrode en zink als de negatieve elektrode - en er stroomt elektriciteit tussen hen in.

We hebben kleine hoeveelheden elektriciteit opgewekt door de stof gewoon vochtig te maken - zonder dat er extra circuits of componenten nodig zijn. Het is een volledig flexibele, wasbare stroombron die verbinding kan maken met andere draagbare elektronica, waardoor er geen conventionele batterijen meer nodig zijn.

Zowel samen als individueel, deze flexibele, draagbare elektronica zal kleding transformeren in verbonden, voelen, communicerende apparaten die goed passen bij de structuur van de onderling verbonden 21e eeuw.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.