Koncepcja inteligentnych interaktywnych tekstyliów

W koncepcji inteligentnych tekstyliów interaktywnych, oprócz samej inteligencji, istotną cechą jest również zdolność do interakcji. Rozwój technologiczny tekstyliów interaktywnych, będących technologicznym prekursorem inteligentnych tekstyliów interaktywnych, wniósł również znaczący wkład w rozwój tej dziedziny.

Tryb interaktywny inteligentnych tekstyliów interaktywnych zazwyczaj dzieli się na interakcję pasywną i aktywną. Inteligentne tekstylia z pasywnymi funkcjami interaktywnymi zazwyczaj potrafią jedynie odbierać zmiany lub bodźce w otoczeniu zewnętrznym i nie są w stanie generować skutecznej informacji zwrotnej; inteligentne tekstylia z aktywnymi funkcjami interaktywnymi mogą reagować na te zmiany w odpowiednim czasie, jednocześnie wykrywając zmiany w otoczeniu zewnętrznym.

Wpływ nowych materiałów i nowych technologii przygotowania na inteligentne tekstylia interaktywne

1. Włókna metalizowane – pierwszy wybór w dziedzinie inteligentnych tkanin interaktywnych

Włókno metalizowane to rodzaj włókna funkcjonalnego, które w ostatnich latach zyskało na popularności. Dzięki swoim unikalnym właściwościom antybakteryjnym, antystatycznym, sterylizującym i dezodoryzującym, jest szeroko stosowane w odzieży osobistej, medycynie, sporcie, tekstyliach domowych i odzieży specjalistycznej.

Mimo że tkaniny metalowe o pewnych właściwościach fizycznych nie mogą być nazywane inteligentnymi tkaninami interaktywnymi, można je stosować jako nośniki obwodów elektronicznych, a także jako elementy składowe obwodów elektronicznych, stając się w ten sposób materiałem pierwszego wyboru dla tkanin interaktywnych.

2. Wpływ nowej technologii przygotowania na inteligentne tekstylia interaktywne

Istniejący inteligentny, interaktywny proces przygotowania tekstyliów wykorzystuje głównie galwanizację i powlekanie bezprądowe. Ponieważ inteligentne tkaniny pełnią wiele funkcji nośnych i wymagają wysokiej niezawodności, trudno jest uzyskać grubsze powłoki za pomocą technologii powlekania próżniowego. Brak lepszych innowacji technologicznych ogranicza zastosowanie inteligentnych materiałów ze względu na technologię powlekania fizycznego. Połączenie galwanizacji i powlekania bezprądowego stało się kompromisowym rozwiązaniem tego problemu. Zazwyczaj, podczas przygotowywania tkanin o właściwościach przewodzących, do ich tkania wykorzystuje się najpierw włókna przewodzące uzyskane metodą powlekania bezprądowego. Powłoka tkaniny przygotowana tą technologią jest bardziej jednorodna niż tkanina uzyskana bezpośrednio za pomocą technologii powlekania galwanicznego. Ponadto włókna przewodzące można mieszać z włóknami zwykłymi w odpowiednich proporcjach, aby obniżyć koszty, zapewniając jednocześnie funkcjonalność.

Obecnie największym problemem w technologii powlekania włókien jest wytrzymałość i sztywność powłoki. W zastosowaniach praktycznych tkanina musi być poddawana różnym warunkom, takim jak pranie, składanie, ugniatanie itp. Dlatego też włókno przewodzące musi zostać przetestowane pod kątem trwałości, co również stawia wyższe wymagania dotyczące procesu przygotowania i przyczepności powłoki. Jeśli jakość powłoki nie jest dobra, pęknie ona i odpadnie podczas użytkowania. To stawia bardzo wysokie wymagania w zakresie stosowania technologii galwanizacji na tkaninach włóknistych.

W ostatnich latach technologia druku mikroelektronicznego stopniowo wykazywała przewagę techniczną w rozwoju inteligentnych tkanin interaktywnych. Technologia ta wykorzystuje urządzenia drukujące do precyzyjnego nanoszenia przewodzącego tuszu na podłoże, umożliwiając w ten sposób produkcję wysoce spersonalizowanych produktów elektronicznych na żądanie. Chociaż druk mikroelektroniczny pozwala na szybkie tworzenie prototypów produktów elektronicznych o różnych funkcjach na różnych podłożach oraz oferuje potencjał krótkiego cyklu produkcyjnego i wysokiego poziomu personalizacji, koszt tej technologii jest na obecnym etapie wciąż stosunkowo wysoki.

Ponadto technologia przewodzącego hydrożelu wykazuje również swoje unikalne zalety w wytwarzaniu inteligentnych, interaktywnych tkanin. Łącząc przewodnictwo i elastyczność, przewodzące hydrożele mogą naśladować funkcje mechaniczne i sensoryczne ludzkiej skóry. W ciągu ostatnich kilku dekad zyskały one duże zainteresowanie w dziedzinie urządzeń noszonych, wszczepialnych biosensorów i sztucznej skóry. Dzięki utworzeniu sieci przewodzącej, hydrożel charakteryzuje się szybkim transferem elektronów i silnymi właściwościami mechanicznymi. Jako przewodzący polimer o regulowanym przewodnictwie, polianilina może wykorzystywać kwas fitynowy i polielektrolit jako domieszki do produkcji różnych rodzajów przewodzących hydrożeli. Pomimo zadowalającej przewodności elektrycznej, stosunkowo słaba i krucha sieć poważnie utrudnia jej praktyczne zastosowanie. Dlatego konieczne jest jej rozwijanie w praktyce.

Inteligentne interaktywne tekstylia opracowane w oparciu o nową technologię materiałową

Tekstylia z pamięcią kształtu

Tekstylia z pamięcią kształtu wprowadzają do tekstyliów materiały z funkcją pamięci kształtu poprzez tkanie i wykańczanie, dzięki czemu tekstylia posiadają właściwości pamięci kształtu. Produkt może być taki sam jak metal z pamięcią kształtu, a po odkształceniu może powrócić do pierwotnego kształtu po osiągnięciu określonych warunków.

Tekstylia z pamięcią kształtu obejmują głównie bawełnę, jedwab, tkaniny wełniane i tkaniny hydrożelowe. Tekstylia z pamięcią kształtu opracowane przez Politechnikę w Hongkongu są wykonane z bawełny i lnu, które szybko odzyskują gładkość i sprężystość po podgrzaniu, dobrze wchłaniają wilgoć, nie zmieniają koloru po długotrwałym użytkowaniu i są odporne na działanie chemikaliów.

Produkty o takich właściwościach funkcjonalnych jak izolacja, odporność na ciepło, przepuszczalność wilgoci, przepuszczalność powietrza i odporność na uderzenia to główne platformy zastosowań tekstyliów z pamięcią kształtu. Jednocześnie, w branży dóbr konsumpcyjnych, materiały z pamięcią kształtu stały się doskonałymi materiałami do wyrażania języka designu w rękach projektantów, nadając produktom bardziej unikalne efekty ekspresyjne.

Elektroniczne tekstylia z inteligentną informacją

Dzięki implantacji elastycznych elementów mikroelektronicznych i czujników w tkaninie możliwe jest tworzenie tekstyliów z inteligentną informacją elektroniczną. Uniwersytet Auburn w Stanach Zjednoczonych opracował produkt z włókien, który może emitować zmiany odbicia ciepła i odwracalne zmiany optyczne indukowane światłem. Materiał ten ma ogromne zalety techniczne w dziedzinie produkcji elastycznych wyświetlaczy i innego sprzętu. W ostatnich latach, wraz z rosnącym zapotrzebowaniem firm technologicznych, zajmujących się głównie technologiami mobilnymi, na technologię elastycznych wyświetlaczy, badania nad technologią elastycznych wyświetlaczy tekstylnych zyskały na znaczeniu i nabrały rozpędu.

Modułowe tekstylia techniczne

Integracja komponentów elektronicznych z tekstyliami za pomocą technologii modułowej, w celu przygotowania tkanin, to obecnie optymalne technologicznie rozwiązanie umożliwiające realizację koncepcji inteligentnej tkaniny. W ramach projektu „Project Jacquard” firma Google angażuje się w realizację modułowego zastosowania inteligentnych tkanin. Obecnie współpracuje z markami Levi's, Saint Laurent, Adidas i innymi, aby wprowadzić na rynek szeroką gamę inteligentnych tkanin dla różnych grup konsumentów.

Dynamiczny rozwój inteligentnych interaktywnych tekstyliów jest nierozerwalnie związany z ciągłym rozwojem nowych materiałów i doskonałą współpracą różnych procesów wspomagających. Dzięki malejącym kosztom nowych materiałów dostępnych obecnie na rynku oraz dojrzałości technologii produkcji, w przyszłości testowane i wdrażane będą bardziej śmiałe pomysły, które będą stanowić nową inspirację i kierunek rozwoju branży inteligentnych tekstyliów.