Ingenieurs rijgen circuits in kleding om comfortabele apparaten te maken die elektronische mode de toekomst van de textielindustrie kunnen maken.

Slim textiel, waar elektronica wordt verwerkt in stoffen, bestaan ​​al een tijdje, van met sensoren beladen shirts die je koel houden, tot jurken vol leds. Ondanks deze innovaties, zelfs de meest vastberaden shopper zou moeite hebben om dit soort mode in de winkelstraat te vinden.

Dr. Ana Neves, een onderzoeker van de Universiteit van Exeter in het VK die gespecialiseerd is in draagbare elektronica, denkt dat omvangrijk ontwerp deels de schuld is.

"De gebruiker moet zich op zijn gemak voelen, "zei ze. "De meeste slimme stoffen vertrouwen nog steeds op de integratie van conventionele elektronica in stoffen, ze aan het oppervlak bevestigen en verwijderen wanneer het textiel moet worden gewassen."

Als onderdeel van het E-TEX-project, Dr. Neves en haar collega's gebruiken een andere strategie, door apparaten rechtstreeks in de vezels van textiel te bouwen met behulp van flexibele en lichtgewicht componenten. Een T-shirt, bijvoorbeeld, zou kunnen worden ontworpen om de hartslag van de drager te volgen zonder de noodzaak van ingebouwde elektronica.

Het idee voor het project ontstond in 2014 toen Dr. Neves een techniek ontwikkelde om textielvezels elektriciteit te laten geleiden door ze te coaten met grafeen. Ze besloot toen de methode toe te passen om elektronica in kleding te verwerken.

De eigenschappen van grafeen zijn ideaal voor gebruik in textiel. Het halfmetaal is slechts een paar atomen dik, waardoor het extreem licht van gewicht is, en het kan worden gebogen en zelfs uitgerekt en toch robuust blijven. Het is ook transparant, waardoor het geschikt is voor lichtgevende displays.

Verder, het aanbrengen van een coating op stoffen moet eenvoudig te integreren zijn in de bestaande kledingproductie. "Als we gewoon een paar stappen toevoegen, de kans dat dit soort technologie wordt toegepast, zal aanzienlijk groter zijn dan wanneer we een fabrikant vertellen dat ze hun productielijnen volledig moeten herformuleren, "zei dr. Neves.

Gloed

Tot dusver, het team heeft een soort stoffen display gebouwd met lichtgevende materialen. Door gedoteerd zinksulfide te sandwichen tussen twee lagen grafeen - die als geleiders fungeren - lieten de onderzoekers het gloeien.

Vervolgens verwerkten ze deze opstelling in een reeks vezels, gestructureerd als een geweven textiel, om een ​​stof te creëren waarin de kruising van vezels oplicht als pixels wanneer ze worden aangesloten op een stroombron. Door de lichtgevende materialen te veranderen, ontstaan ​​er verschillende kleuren.

"Het kan worden gebruikt om een ​​jas of rugzak op afstand zichtbaar te maken, " zei Dr. Neves. "Bijvoorbeeld, als een kind verloren gaat, het activeren van de lichtgevende vezels zou de zichtbaarheid vergroten, het helpen van zoek- en reddingsteams om ze vanuit een helikopter te spotten."

In de toekomst, het E-TEX-team hoopt energie uit de bewegingen van een persoon te halen, zodat de stoffen zelfaangedreven kunnen worden. zo flexibel, plastic zonnecellen worden efficiënter, ze zouden ook als stroombron kunnen worden opgenomen.

Volgens Henry Yi Li, hoogleraar textielwetenschap en techniek aan de Universiteit van Manchester, VK, 'e-textiel is een van de belangrijkste aandachtspunten geworden in draagbare technologie.'

Maar een van de problemen bij het integreren van elektronica in kleding is om ze allemaal met elkaar te verbinden. Traditionele draden zijn omvangrijk en passen niet naadloos in de stof. Prof. Li maakt deel uit van een project genaamd ETexWeld, die probeert elektronische componenten zoals sensoren, circuits, apps en stopcontacten in kleding.

Hij en zijn collega's beginnen vanaf het begin. "We ontwikkelen elektronische componenten door te beginnen met garens of losse vezels, " hij zei.

De onderzoekers hebben geëxperimenteerd met verschillende strategieën die alleen of gecombineerd kunnen worden gebruikt. Het ontwikkelen van geleidende vezels en garens is een oplossing, aangezien micro-elektronische componenten en circuits dan kunnen worden geweven, gebreid, in de stof genaaid of geborduurd. Het printen van geleidende inkt op textiel is een andere mogelijkheid.

Wasbaar

Een van de grote uitdagingen is het beschermen van de elektronica zodat deze afwasbaar is en bestand is tegen zweet en vocht, evenals de mechanische spanningen en spanningen als gevolg van lichaamsbeweging en fysieke activiteiten.

"Elektronische elementen en aansluitbedrading kunnen worden ingekapseld en beschermd door lasisolatietapes en/of borduurtechnieken, " zei prof. Li.

De focus van het project tot nu toe was het maken van een slim uniform voor brandweerlieden dat de vereiste functionaliteit integreert en tegelijkertijd een brand blust. Voor deze, sensoren zijn nodig om temperatuur en vochtigheid te meten, terwijl de locatie en beweging van een brandweerman ook moeten worden doorgegeven aan andere leden van het team - en dat zou draadloos moeten worden gecommuniceerd.

Het team heeft een algoritme ontwikkeld dat kan bepalen of een brandweerman in gevaar is of niet door gegevens te integreren die zijn verzameld uit verschillende delen van het pak. Het kan ook voorspellen of bepaalde werkpatronen risicovol zijn.

Bij het project is een internationaal team betrokken, met leden in Turkije, Griekenland, Frankrijk, Engeland, Slovenië, Taiwan en Hongkong, waardoor het gebruik kon maken van de expertise van elke regio. In Taiwan en Hongkong, bijvoorbeeld, bedrijven produceren en verkopen al e-textielproducten.

"De samenwerking helpt ons zeker om van laboratoriumwerk over te gaan naar het ontwikkelen van commerciële prototypes, " zei prof. Li.