Smart Fabrics: Die Zukunft von Mode und Energie

Ein Gerät, das Ihre Temperatur überwacht, Ihre Aktivitäten verfolgt oder Sie ganz alleine angenehm warm hält, ohne dass eine externe Stromquelle erforderlich ist.

Stellen Sie sich Kleidung vor, die Ihre Temperatur überwacht, Ihre Aktivitäten aufzeichnet oder Sie ganz alleine warm hält, ohne dass eine externe Stromquelle erforderlich ist.

Nun, all dies und noch mehr wird dank all der Forschung und Entwicklung an der Schnittstelle von Technologie und Bekleidung schnell Realität.

Der technologische Fortschritt hat unser Leben verändert, indem er unsere Telefone und Haushaltsgeräte intelligenter gemacht hat. Jetzt wird sogar unsere Kleidung intelligent und eröffnet Möglichkeiten, die den Weg für eine aufregende und nachhaltigere Zukunft ebnen.

Der globale Markt für intelligente Textilien hat bereits einen Wert von 4,1 Milliarden US-Dollar und soll bis 2032 auf 24,5 Milliarden US-Dollar anwachsen. Interessanterweise macht Energy Harvesting laut Markets and Markets derzeit den größten Anteil dieses Marktes aus.

Energy Harvesting wandelt Umgebungsenergie in elektrische Energie um, um autonome elektronische Geräte anzutreiben. Diese Energie kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden, einschließlich mechanischer und thermischer. Um energiesammelnde Textilien herzustellen, werden in der Regel aktive Materialien auf die Oberfläche des Textils aufgebracht oder darin eingewebt oder eingestickt.

Solche intelligenten Stoffe können möglicherweise als Alternative zu Batterien verwendet werden, die aufgeladen oder regelmäßig ausgetauscht werden müssen, da sie nur eine begrenzte Energiemenge enthalten. Bei tragbaren Textilanwendungen sind Batterien in der Regel starre, sperrige Gegenstände, die vor dem Waschen entfernt werden müssen und daher einer Verbesserung bedürfen.

Obwohl sich dieser Sektor noch in einem relativ frühen Stadium befindet, wächst er schnell, angetrieben durch eine Kombination von Faktoren, darunter technologische Fortschritte, Design, Verbrauchernachfrage, Miniaturisierung und Regierungspolitik.

Werfen wir nun einen Blick auf die spannenden Innovationen in der Branche und die buchstäbliche Kraft der Kleidung, die wir tragen!

Intelligenter Stoff, der Körperwärme in Elektrizität umwandelt

Eine der jüngsten und elektrisierendsten Entwicklungen wurde von Forschern der University of Waterloo in Zusammenarbeit mit einer führenden Institution für Textilwissenschaft und -technik an der Jiangnan University gemacht, die einen intelligenten Stoff entwickelten, der Wärmeenergie vom Körper und Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt .

Dieser intelligente Stoff ist in der Lage, Strom zu erzeugen, Gesundheitswerte zu beobachten und körperliche Aktivität zu verfolgen. Diese Sensoren ermöglichen es dem Stoff, Temperaturänderungen zu erkennen und Druck, Spannung und chemische Zusammensetzung zu überwachen.

Eine vielversprechende Anwendung dieses Stoffes sind intelligente Gesichtsmasken, die die Temperatur und Geschwindigkeit Ihres Atems verfolgen sowie Chemikalien erkennen können, um Krankheiten wie Lungenkrebs und Viren zu erkennen. Laut Yuning Li, Direktor des Printable Electronic Materials Lab in Waterloo und Professor am Fachbereich Chemieingenieurwesen:

„Wir haben ein Stoffmaterial mit multifunktionalen Sensorfunktionen und Selbstantriebspotenzial entwickelt, das uns den praktischen Anwendungen für intelligente Stoffe näher bringt.“

Der vom Team entworfene Stoff ist flexibel, MXene-basiert, thermoelektrisch und kann Dehnungsreize und Temperatur präzise bestimmen. Um dies zu erreichen, entwickelte das Team eine Schicht aus klebendem Polydopamin (PDA) auf der Oberfläche des Nylongewebes, die die MXene-Anlagerung durch Wasserstoffbrückenbindung erleichtert.

MXene hat aufgrund seiner seltenen Kombination von Eigenschaften wie Schichtstruktur, Flexibilität, großer Oberfläche, elektrischer und metallischer Leitfähigkeit, Biokompatibilität, Hydrophilie, einstellbarer Größe und reichhaltiger Oberflächenchemie große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die Studie stellte fest:

„Das resultierende thermoelektrische Gewebe auf MXene-Basis weist eine hervorragende Fähigkeit zur Temperaturerkennung und Zyklenstabilität auf und bietet gleichzeitig eine hervorragende Empfindlichkeit, schnelle Reaktionsfähigkeit (60 ms) und eine bemerkenswerte Haltbarkeit bei der Dehnungsmessung (3200 Zyklen).“

Der neuartige Stoff ist nicht nur kostengünstiger, langlebiger und stabiler als andere Stoffe auf dem Markt, sondern kann im Gegensatz zu den aktuellen tragbaren Geräten, die häufig aufgeladen werden müssen, auch ohne externe Stromquelle betrieben werden. Auf diese Weise zeigt die Forschung das enorme Potenzial der Integration leitfähiger Polymere und MXene mit moderner Stofftechnologie für die Weiterentwicklung intelligenter Stoffe.

Li verwies auf die verschiedenen Fortschritte in der Technologie, einschließlich der KI, die sich rasant weiterentwickelt, um eine fortschrittliche Signalverarbeitung für die Gesundheitsüberwachung und die Konservierung von Lebensmitteln und Arzneimitteln anzubieten, und argumentierte, dass alle diese Fortschritte auf „umfassender Datenerfassung“ beruhen, die herkömmliche Sensoren häufig nutzen umständlich, teuer und unhandlich – können nicht erreicht werden.' Dadurch eignen sich gedruckte Sensoren, eingebettet in intelligente Stoffe, ideal für die kontinuierliche Datenerfassung und -überwachung, fügte Li hinzu.

이 혁신적인 직물은 이러한 응용 분야를 실현하는 데 상당한 진전을 이루었지만 이제 연구원들은 직물의 기능을 더욱 향상시키고 이를 전자 시스템과 통합하는 데 집중할 것입니다. 실시간 비침습적 건강 모니터링을 위해 직물에서 의료 전문가에게 데이터를 추적하고 전송하는 스마트폰 앱도 이러한 미래 개발의 일부가 될 수 있습니다.

미래의 직물 개척

스마트 의류의 발전은 한동안 빠르게 진행되고 있습니다. 2016년 애틀랜타에 있는 조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology)의 연구원들은 햇빛과 움직임으로부터 에너지를 수확할 수 있는 마이크로 케이블 전력 직물을 만들었습니다.

이를 위해 과학자들은 얇은 섬유 기반 태양전지와 마찰전기 나노발전기로 실을 엮었습니다. 그 결과 스마트 원단은 320μm 두께의 단일 레이어를 가지며 텐트, 커튼 및 다양한 의류에 통합될 수 있습니다. 연구에 따르면 직물은 직접

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