Ученые разработали более дешевый и экологичный способ изготовления умных тканей

КЕМБРИДЖ, Великобритания — По мнению исследователей, существует новый способ создания экологически чистых и доступных «умных» тканей, которые адаптируются к окружающей среде. Международная группа под руководством ученых из Кембриджского университета объединила электронные, оптоэлектронные, сенсорные и энергетические компоненты для разработки «умных» тканей, способных воспринимать внешнюю среду и реагировать на нее.

Они разработали эти материалы, используя существующие технологии производства одежды на ткацких станках, что значительно снизило стоимость создания умных тканей. Авторы исследования полагают, что их исследование показывает, как умный текстиль может служить экономически эффективной альтернативой в различных отраслях, включая автомобилестроение, электронику, моду и строительство.

До сих пор функциональность, размеры и формы умного текстиля были существенно ограничены из-за дорогостоящих производственных процессов, требующих значительных инвестиций. Хотя исследовательская группа ранее продемонстрировала, что большие тканые дисплеи могут быть созданы с использованием специализированного ручного лабораторного оборудования, для производства других умных тканей требуются микроэлектронные производственные мощности, которые являются дорогостоящими и производят значительное количество отходов.

Однако исследователи обнаружили, что гибкие дисплеи и умные ткани можно производить более дешево, переплетая электронные, оптоэлектронные, сенсорные и энергетические волокна на тех же промышленных ткацких станках, которые используются для производства обычного текстиля.

Исследование показывает, что если бы волокна, используемые в умном текстиле, были покрыты материалами, выдерживающими растяжение, их можно было бы использовать в традиционных технологиях производства.

«Мы могли бы производить этот текстиль на специализированных предприятиях микроэлектроники, но это требует миллиардов фунтов инвестиций. Кроме того, производство умного текстиля таким способом сильно ограничено, поскольку все должно быть изготовлено на тех же жестких пластинах, которые используются для изготовления интегральных схем». поэтому максимальный размер, который мы можем получить, составляет около 30 сантиметров в диаметре», — объясняет доктор Сангё Ли, первый автор исследования из инженерного факультета Кембриджа, в университетском выпуске.

Исследователи изготовили несколько типов волоконных устройств, в том числе накопители энергии, светодиоды и транзисторы, и объединили их с обычными волокнами, синтетическими или натуральными, для создания умного текстиля посредством автоматического ткачества. Эти волоконные устройства были соединены между собой методом автоматизированной лазерной сварки с использованием «электропроводящего клея». Все процессы были оптимизированы, чтобы свести к минимуму повреждение электронных компонентов, что сделало «умный текстиль» достаточно прочным, чтобы выдержать растяжение на промышленном ткацком станке.

«Включение в умный текстиль такой же долговечности, как и обычные ткани, было сложной задачей из-за их непрактичности», — добавляет соавтор доктор Луиджи Оккипинти, также из инженерного факультета.

Исследовательская группа в сотрудничестве с производителями текстиля создала тестовые образцы умного текстиля размером примерно 50 на 50 см. Однако они полагают, что его можно масштабировать до больших размеров и производить в больших объемах.

«Когда мы внедряем в этот процесс интеллектуальные волокна, в результате получается электронная система, которая производится точно так же, как производятся другие текстильные изделия», — объясняет доктор Ли.

Исследователи приходят к выводу, что, хотя необходима дальнейшая оптимизация их методов, они продемонстрировали, как можно создавать большие гибкие дисплеи и мониторы на промышленных ткацких станках, что делает их производство намного дешевле.

«Наш подход совершенно уникален. Гибкость этого текстиля удивительна; не только с точки зрения его механической гибкости, но и гибкости самого подхода, а также использования устойчивых и экологически чистых платформ для производства электроники, которые способствуют сокращению выбросов углекислого газа. и обеспечить реальное применение умного текстиля в зданиях, салонах автомобилей и одежде», — заключает доктор Окчипинти.