Gli ingegneri stanno inserendo circuiti nei vestiti per creare dispositivi confortevoli che potrebbero rendere la moda elettronica il futuro dell'industria tessile.

Tessuti intelligenti, dove l'elettronica è incorporata nei tessuti, sono in giro da un po' di tempo, da camicie cariche di sensori che ti mantengono fresco, agli abiti pieni di LED. Nonostante queste innovazioni, anche l'acquirente più determinato farebbe fatica a trovare questo tipo di moda nelle strade principali.

Dott.ssa Ana Neves, un ricercatore dell'Università di Exeter nel Regno Unito specializzato in elettronica indossabile, pensa che il design ingombrante sia in parte responsabile.

"L'utente deve sentirsi a proprio agio, " ha detto. "La maggior parte dei tessuti intelligenti si basa ancora sull'integrazione dell'elettronica convenzionale sui tessuti, attaccandoli alla superficie e rimuovendoli quando il tessuto deve essere lavato."

Nell'ambito del progetto E-TEX, La dottoressa Neves e i suoi colleghi stanno usando una strategia diversa, costruendo dispositivi direttamente nelle fibre dei tessuti utilizzando componenti flessibili e leggeri. Una maglietta, Per esempio, potrebbe essere progettato per monitorare il battito cardiaco di chi lo indossa senza la necessità di componenti elettronici integrati.

L'idea del progetto è nata nel 2014 quando il Dr. Neves ha sviluppato una tecnica per far condurre le fibre tessili all'elettricità rivestendole di grafene. Ha quindi deciso di applicare il metodo per incorporare l'elettronica nell'abbigliamento.

Le proprietà del grafene sono ideali per l'uso nei tessuti. Il semimetallo è spesso solo pochi atomi, rendendolo estremamente leggero, e può essere piegato e persino allungato pur rimanendo robusto. È anche trasparente, che lo rende adatto per display a emissione di luce.

Per di più, l'applicazione di un rivestimento ai tessuti dovrebbe essere facile da integrare nella produzione di abbigliamento esistente. "Se aggiungiamo semplicemente un passaggio o due, le possibilità di adozione di questo tipo di tecnologia saranno significativamente maggiori rispetto a se diciamo a un produttore che deve riformulare completamente le sue linee di produzione, " ha detto il dottor Neves.

Incandescenza

Finora, il team ha costruito un tipo di display in tessuto utilizzando materiali che emettono luce. Inserendo solfuro di zinco drogato tra due strati di grafene, che fungono da conduttori, i ricercatori lo hanno fatto brillare.

Hanno quindi incorporato questo set-up in una serie di fibre, strutturato come un tessuto intrecciato, per creare un tessuto in cui l'intersezione delle fibre si illumina come pixel quando viene collegata a una fonte di alimentazione. La modifica dei materiali che emettono luce produce colori diversi.

"Può essere usato per rendere visibile a distanza un cappotto o uno zaino, " ha detto il dottor Neves. "Per esempio, se un bambino si perde, l'attivazione delle fibre luminose aumenterebbe la visibilità, aiutando le squadre di ricerca e soccorso a individuarli da un elicottero".

Nel futuro, il team E-TEX spera di raccogliere energia dai movimenti di una persona in modo che i tessuti possano essere autoalimentati. Per quanto flessibile, le celle solari in plastica diventano più efficienti, potrebbero anche essere incorporati come fonte di alimentazione.

Secondo Henry Yi Li, professore di scienze e ingegneria tessile presso l'Università di Manchester, UK, "Gli e-textile sono diventati uno dei principali focus nella tecnologia indossabile".

Ma uno dei problemi con l'integrazione dell'elettronica nell'abbigliamento è collegarli tutti insieme. I fili tradizionali sono ingombranti e non si adattano perfettamente al tessuto. Il Prof. Li fa parte di un progetto chiamato ETexWeld, che sta cercando di incorporare meglio componenti elettronici come sensori, circuiti, app e prese di corrente nei vestiti.

Lui ei suoi colleghi stanno iniziando dal punto di partenza. "Stiamo sviluppando componenti elettronici partendo da filati o singole fibre, " Egli ha detto.

I ricercatori hanno sperimentato diverse strategie che potrebbero essere utilizzate da sole o combinate. Lo sviluppo di fibre e filati conduttivi è una soluzione, come componenti e circuiti microelettronici possono quindi essere tessuti, lavorato a maglia, cuciti o ricamati nel tessuto. La stampa di inchiostro conduttivo su un tessuto è un'altra possibilità.

Lavabile

Una delle grandi sfide è proteggere i componenti elettronici in modo che siano lavabili e possano resistere al sudore e all'umidità, così come le sollecitazioni meccaniche e le sollecitazioni dovute al movimento del corpo e alle attività fisiche.

"Gli elementi elettronici e i cavi di collegamento possono essere incapsulati e protetti mediante saldatura di nastri isolanti e/o tecniche di ricamo, " ha detto il prof. Li.

L'obiettivo del progetto finora è stato quello di realizzare un'uniforme intelligente per vigili del fuoco che integrasse le funzionalità richieste mentre spegneva un incendio. Per questo, sono necessari sensori per misurare la temperatura e l'umidità, mentre la posizione e il movimento di un vigile del fuoco devono essere trasmessi anche agli altri membri della squadra e ciò dovrebbe essere comunicato in modalità wireless.

Il team ha sviluppato un algoritmo in grado di determinare se un pompiere è in pericolo o meno integrando i dati raccolti da diverse parti della tuta. Può anche prevedere se determinati modelli di lavoro possono essere rischiosi.

Il progetto coinvolge un team internazionale, con membri in Turchia, Grecia, Francia, Inghilterra, Slovenia, Taiwan e Hong Kong, che le ha permesso di attingere alle competenze di ciascuna regione. A Taiwan e Hong Kong, Per esempio, le aziende stanno già producendo e vendendo prodotti di e-textile.

"La collaborazione ci aiuta sicuramente a passare dal lavoro di laboratorio allo sviluppo di prototipi commerciali, " ha detto il prof. Li.