In de zomer van 2018, een team onder leiding van MIT-onderzoekers gerapporteerd in het tijdschrift Natuur dat ze met succes elektronische apparaten hadden ingebed in vezels die konden worden gebruikt in stoffen of composietproducten zoals kleding, vliegtuig vleugels, of zelfs wondverband. Door de vooruitgang kunnen stoffen of composieten hun omgeving voelen, communiceren, energie opslaan en omzetten, en meer.

Onderzoeksdoorbraken hebben doorgaans jaren nodig om tot eindproducten te komen, als ze dat punt al bereiken. Dit specifieke onderzoek, echter, volgt een heel ander pad.

Tegen de tijd dat het unieke vezelvoorschot afgelopen zomer werd onthuld, leden van Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), een non-profit in de buurt van MIT, had al manieren ontwikkeld om de doorvoer en de algehele betrouwbaarheid van het proces te vergroten. En, medewerkers van Inman Mills in South Carolina hadden een methode ontwikkeld om de geavanceerde vezels te weven met een conventionele, weefgetouw op industriële schaal om stoffen te maken die licht kunnen gebruiken om informatie uit te zenden en te ontvangen.

Vandaag, minder dan een jaar nadat de technologie voor het eerst in de wereld werd geïntroduceerd, ongeveer een kwart miljoen halfgeleidende apparaten zijn ingebed in vezels met behulp van de gepatenteerde technologie, en bedrijven als New Balance, VF, Bos, en 3M zoeken naar manieren om de technologie in hun producten te gebruiken.

"AFFOA helpt baanbrekend fundamenteel onderzoek om met ongekende snelheid marktklare schaal te bereiken, " zegt Yoel Fink, CEO van AFFOA en hoogleraar materiaalkunde en elektrotechniek aan het MIT. "Chip bevattende vezels, die onlangs een universitair onderzoeksproject waren, worden nu geproduceerd met een jaarlijks tempo van een half miljoen meter. Dankzij deze schaal kan AFFOA tientallen bedrijven betrekken en de product- en procesontwikkeling op meerdere markten tegelijk versnellen."

Fink zegt dat het werk van AFFOA een "Wet van Moore voor vezels, " waarbij de basisfuncties van vezels de komende jaren exponentieel zullen groeien, waardoor bedrijven stoffen en samengestelde producten en diensten met toegevoegde waarde kunnen ontwikkelen. "Chip-bevattende vezels bieden een reëel vooruitzicht voor stoffen om de volgende grens te worden in berekeningen en AI, " hij zegt.

De zaden van textielinnovatie zaaien

in 2015, MIT-president L. Rafael Reif riep op tot de vorming van publiek-private partnerschappen die hij "innovatieboomgaarden, " om de tijd te verminderen die nodig is voor nieuwe ideeën om een ​​impact op de samenleving te hebben. hij wilde tastbare innovaties net zo gemakkelijk te implementeren en testen maken als digitale.

Later dat jaar, AFFOA is opgericht door MIT en andere belangrijke partners om de uitdaging van Reif aan te gaan en te profiteren van recente doorbraken in vezelmaterialen en textielproductieprocessen.

"De kloof tussen waar onderzoek eindigt en product begint is de zogenaamde vallei van de dood, " zegt Fink. "President Reif introduceerde het concept van boomgaarden van innovatie als een manier voor ons, als universiteit, om deze samenwerkingscentra voor technologie te organiseren om fundamenteel onderzoek te helpen overbruggen naar het toegangspunt tot de markt."

in 2016, AFFOA werd door de federale overheid geselecteerd om te dienen als het nieuwe revolutionaire innovatie-instituut voor vezels en textiel, het ontvangen van meer dan $ 75 miljoen aan overheidsfinanciering en bijna $ 250 miljoen aan particuliere investeringen ter ondersteuning van in de VS gevestigde, grootschalige productie van deze nieuwe technologieën.

Vanaf dat moment, snelheid staat bij AFFOA voorop. Aangezien MIT en andere onderzoeksentiteiten het veld hebben ontwikkeld, AFFOA heeft geholpen bij het faciliteren van de proefproductie van deze geavanceerde textiel en stoffen, zodat bedrijven consumenten kunnen betrekken bij kleine batches geavanceerde textielproducten, of prototypes, op een manier die vergelijkbaar is met hoe softwarebedrijven minimaal levensvatbare producten uitrollen om snel feedback van klanten en consumenten te verzamelen.

Stoffen met de snelheid van software

Een sleutelelement in het succes van software was de mogelijkheid om snel prototypes te maken en producten te testen met de beoogde klant. Tastbare producten, anderzijds, een veel moeilijker pad naar de consument ervaren, en stoffen zijn geen uitzondering. De reden hiervoor is het ontbreken van efficiënte prototyping-mechanismen op schaal.

Om stoffen producten sneller op de markt te brengen, AFFOA heeft een nationaal prototyping-netwerk gecreëerd met tientallen binnenlandse fabrikanten en universiteiten, waardoor het snel geavanceerde textielproducten rechtstreeks bij klanten kan testen.

Het prototyping-netwerk streeft momenteel actief naar meer dan 30 projecten, genaamd MicroAwards, met de industrie en de academische wereld die zijn ontworpen om de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van vezels en textiel te integreren in massaproductieprocessen. De industrie en academische deelnemers moeten binnen korte tijdspannes werken, meestal 90 dagen of minder en verdeeld in sprints van twee weken.

Bijvoorbeeld, Teufelberger, een fabrikant van touwen in Fall River, Massachusetts, werkt samen met AFFOA aan het integreren van geavanceerde vezels in hun gevlochten touwen. De touwen kunnen klimmers of duikers helpen om te communiceren of informatie op te slaan over hoe het touw werd gebruikt.

Eind mei, AFFOA zal op de Augmented Reality Expo een fabric augmented reality-ervaring uitrollen waarmee conferentiedeelnemers met elkaar in contact kunnen komen met behulp van AFFOA's fabric LOOks-systeem.

Het weefsel van ondernemerschap en onderwijs

AFFOA werkt ook samen met scholen zoals het Fashion Institute of Technology in New York en de Greater Lawrence Technical School, waar studenten leren hoe ze geavanceerde chip-bevattende vezels kunnen ontwerpen en maken, evenals andere vaardigheden met betrekking tot het vervaardigen van geavanceerde functionele stoffen en de producten die daaruit zullen voortkomen.

Aanvullend, meer dan 30 ondernemers hebben gewerkt aan het opzetten van startups rond geavanceerde stoffen als onderdeel van het geavanceerde ondernemerschapsprogramma voor stoffen dat wordt beheerd door AFFOA in samenwerking met de Venture Mentoring Service van MIT.

AFFOA evalueert momenteel de vooruitzichten om een ​​investeringsfonds op te halen dat bedoeld is om startups in de geavanceerde textielsector te financieren.

Voor Fink, AFFOA's werk gaat over het draaien van stof, een oud maar grotendeels onveranderd materiaal, tot een nieuw platform voor innovatie.

"Stoffen nemen een zeer belangrijk onroerend goed in beslag, het oppervlak van ons lichaam, en toch doen we niet veel met dat onroerend goed - het is onderontwikkeld, " zegt Fink. "AFFOA zet de toon voor een stoffenrevolutie door deze oude vormen hightech te laten worden en diensten met toegevoegde waarde te leveren in de komende jaren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.