Ученые из международной команды под руководством Кембриджского университета разработали «умный» текстиль нового поколения, в который можно интегрировать светодиоды, датчики, сбор и хранение энергии. От предыдущих поколений подобных образцов новый текстиль отличается тем, что его можно производить недорого, любой формы и размера, используя те же линии производства, которые используются для изготовления обычной одежды.
Исследователи говорят, что гибкие дисплеи и «умные» ткани могут быть изготовлены гораздо дешевле и с большим вниманием к окружающей среде. Технология, которую они предлагают, представляет собой переплетение электронных, оптоэлектронных, сенсорных и запасающих энергию волоконных компонентов на тех же промышленных станках, которые используются для производства обычного текстиля. Их результаты, о которых сообщается в журнале Science Advances, демонстрируют, как «умный» текстиль может стать альтернативой более крупной электронике в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника, мода и строительство.
«Мы могли бы производить этот текстиль на специализированных предприятиях микроэлектроники, но они требуют миллиардов фунтов инвестиций. Кроме того, производство «умного» текстиля таким способом весьма ограничено, поскольку все должно быть сделано на тех же жестких пластинах, которые используются для производства интегральных схем, поэтому максимальный размер, который мы можем получить, составляет не более 30 сантиметров», — говорит доктор Сангхё Ли с инженерного факультета Кембриджа.
В прошлом году та же группа ученых показала, что если волокна покрыть материалами, способными выдерживать растяжение, то они могут быть совместимы с обычными ткацкими процессами. Используя эту технику, они изготовили 46-дюймовый тканый демонстрационный дисплей.
«Умный текстиль также был ограничен недостаточной практичностью. Вы думаете о том, какие изгибы, растяжения и сгибы должны выдерживать обычные ткани, и было непросто обеспечить такую же прочность в «умном» текстиле», — говорит д-р Луиджи Оккипинти, который был одним из руководителей исследования.
Теперь исследователи показали, что умный текстиль может быть изготовлен с помощью автоматизированных процессов, без ограничений по размеру или форме. Несколько типов волоконных устройств, включая накопители энергии, светоизлучающие диоды и транзисторы, были изготовлены, инкапсулированы и смешаны с обычными волокнами, синтетическими или натуральными, для создания умного текстиля путем автоматизированного ткачества. Волокнистые устройства были соединены между собой методом автоматизированной лазерной сварки с использованием электропроводящего клея.
Исследовательская группа, работая в партнерстве с производителями текстиля, смогла изготовить тестовые образцы «умного» текстиля размером примерно 50х50 сантиметров, однако, по их словам, их можно масштабировать до больших размеров и производить в больших объемах.
«Есть хорошо налаженные производственные линии с высокопроизводительными экструдерами волокна и большими ткацкими станками, которые могут автоматически ткать квадратные метры текстиля. Поэтому, когда мы вводим в этот процесс «умные» волокна, в результате получается, по сути, электронная система, которая производится точно так же, как и другие текстильные изделия», — говорит Ли.