Oblečieme si niečo digitálne?

12. okt. 2015 • Materiálové inžinierstvo

Oblečieme si niečo digitálne?

Presne takto sa volal článok v Quarku z roku 1998. A aká je súčasnosť?

Takmer pred dvadsiatimi rokmi sme písali, že v októbri 1997 usporiadala skupina tvorcov kybernetickej módy v Media Lab MIT (Massachusetts Institute of Technology) prehliadku počítačových odevov. Niektoré nápady,Takto akosi ešte nedávno vyzerali elektroschémy v odevoch, teraz sa už stali súčasťou tkaniny, foto Team novo napríklad hudobný syntetizátor votkaný do textilu alebo tunika, tlmočiaca do cudzej reči slová osoby, odetej do tuniky, predviedli vtedy iba na obrazovke počítača. Niektoré návrhy z tohto obdobia obsahovali špeciálne vodivé nite v odeve, prenášajúce nízkonapäťový signál z jednej časti systému do druhého. Istý študent zostrojil tkanivovú klávesnicu, ktorú našil na džínsový kabátik od Leviho Straussa a prepojil s malým počítačom, napájaným deväťvoltovými batériami z vnútorných vreciek. Iní študenti módneho návrhárstva sa zasa usilovali použiť sústavu obvodov votkaných priamo do šiat ako vodivé nite v tvare natlačenej obvodovej dosky. Slovo vlákno dostalo nový význam. Pracovníci MediaLab predpovedali, že by sa takéto odevy mohli bežne nosiť do piatich rokov. Ich predpoklad síce nevyšiel, ale elektronické oblečenie nie je výmysel súčasnosti. Hoci výrobcovia textilu o tom netušili, už pred vyše tisíc rokmi vyrábali vodivé tkaniny, keď oblečenie vyšívali zlatými a striebornými niťami. Vlastnosti týchto kovových nití však ešte nevedeli využiť.

A čo súčasnosť?

Narastajúca túžba po interaktivite otvára éru internetu vecí (IoT – Internet of Things), čiže napojenia vstavaných Návrhári si pri textile s votkanými optickými vláknami prídu na svoje.elektronických zariadení na internet. To nám umožní komunikáciu, monitoring a spojenie s bežnými predmetmi pomocou elektronickej siete. Ešte pred niekoľkými rokmi by sme si vôbec nevedeli predstaviť, že by sme mohli napríklad nábytok, reklamné panely, stavebné fasády, dekoračné predmety, chodníky a dokonca aj oblečenie považovať za ďalšie zariadenia všadeprítomnej výpočtovej techniky. Skupina e-textilu je jedným z najzaujímavejších príkladov internetu vecí. Keďže je v priamom kontakte s jedincom, ktorý ho má na sebe, je odev z neho ušitý schopný presnejšie vyhodnocovať a riadiť jeho osobné dáta. Pekným príkladom sú napríklad bezdrôtové ponožky s biometrickým monitorovacím systémom. Vyrábajú sa osobitne na športovanie a na denné nosenie. Systém dokáže pomocou integrovanej elektricky vodivej priadze sledovať teplotu nohy, srdcovú frekvenciu, rýchlosť chôdze či prejdenú vzdialenosť.

Aj iné textilné e-materiály majú integrované elektronické zariadenia: textil v interiéroch áut a bytov, textilné plátna na exteriérové použitie, priadze či laná alebo poľnohospodársky textil. Za týmito zaujímavými novinkami sú vždy vysoko kvalifikované inštitúty a firmy vedúce výskum a vývoj svetovej úrovne, ako sú univerzity, strediská výskumu a vývoja a stredné a veľké spoločnosti. Príkladom je európske výskumné a vývojové centrum CENTI – Centrum pre nanotechnológie a inteligentné materiály v Portugalsku. CENTI sa nachádza v oblasti, kde sídli veľká skupina textilných spoločností (viac ako 1 500) od veľkých spoločností, stredných a malých podnikov až po začínajúce firmy. Päťdesiat vysoko kvalifikovaných odborníkov v CENTI sa zaoberá výskumom technológií z polymérov a kompozitných materiálov, rozvojom nanotechnologických procesov, technickými vláknami a niťami, tlačenou elektronikou (aj na textil), softvérom, nevynímajúc dizajn.

Problematický povrch

Hlavnou prekážkou pri tlači elektronických zariadení priamo na textil je samotný textilný materiál: je to nespojitý materiál, tvorený iba niekoľko mikrónov hrubými vláknami. To predstavuje oveľa drsnejší povrch, než majú bežné plastové podklady. Textílie sú navyše veľmi ohybné a pri používaní spôsobujú praskanie a znehodnocovanie tlačeného vzoru alebo viacvrstvovej konštrukcie zariadenia, čo má za následok nefunkčnosť elektronickej súčiastky. Preto si výskumníci dali v CENTI za hlavnú úlohu dosiahnuť zhodu medzi vysokou presnosťou tlače vzorov, ktoré tvoria elektronické zariadenia i komponenty, a rôznymi textilnými materiálmi. Museli sa najprv zamerať na rozvoj nových materiálov pre elektronickú tlač a prispôsobiť procesy tlače, ktoré už predtým optimalizovali pre plastové podklady. Chcú sa venovať aj hybridným systémom – kombinácii tlačených a povrchovo montovaných (SMD) elektronických súčiastok.

Svietiaci cyklisti

Výskumníci v CENTI sa venujú aj vývoju elektroluminiscenčných osvetľovacích zariadení vytlačených na textil,Športová bunda s bezpečnostnými prvkami – pri odbočovaní doľava sa rozsvietia ľavé ukazovatele na chrbte a rukáve. ktoré môže obsahovať napríklad chrbtová časť cyklistického oblečenia. Svietiaci nápis v zhoršenej viditeľnosti alebo tme rozhodne zvýši viditeľnosť cyklistu, a tým aj jeho bezpečnosť. Tlač nových prispôsobivých a naťahovateľných vodivých materiálov pomôže odstrániť problémy s ich praskaním počas nosenia. Menej by sa mali kaziť aj rozličné súčiastky, ako sú senzory alebo textilné vodiče na spracovanie signálov, tlačiarenské senzory či vodivé dráhy. Pozoruhodný je tiež vývoj a skladanie SMD LED (Surface-Mounted-Device Light-Emitting Diode) komponentov a rozvoj štruktúry bodového zdroja osvetlenia v textile. Zaujímavou kapitolou sú tlačené senzory na textilnej sieťovine, skladajúce sa z tlačených elektród, ktoré fungujú ako akumulátory pre dotykové tlačidlá alebo bezdotykové pohony. Využitie nájdu v automobilovom či domácom textile, športových odevoch a technických textíliách.

Záves so svietiacim vzorom

V rámci projektu PT21 (Powered Textiles) vznikli v CENTI bezdotykové snímače tlačené na textile a tlačené osvetlenie na textilný materiál, ktoré sa využívajú napríklad ako kľučky dverí a panely v autách. Hlavným výsledkom projektu však bol vykurovací systém pre automobilové sedadlá, tlačený na textil. Ďalším zaujímavým využitím je tlačené elektroluminiscenčné osvetľovacie zariadenie v záclonách a závesoch. Svietiace záclony tak predstavujú v domácnostiach nový prvok a vytvárajú zvláštnu atmosféru.

Dizajn nezaostáva

Nestačí však iba vyvinúť osvetľovacie zariadenia, dôležitým prvkom pri ich návrhu je, ako ich výrobca v textile umiestni, aký vzor z nich vytvorí. Okrem estetickej stránky musí dbať aj na to, aby bol e-textil pružný, odolný, ľahko sa používal a mohol sa čistiť. Portugalská spoločnosť bytového textilu TEXTEIS Penedo, ktorá vo svojich produktoch používa elektronické komponenty CENTI, predstavila verziu domáceho textilu na poslednom veľtrhu Techtextil vo Frankfurte v máji tohto roku. Jej domáce textílie obsahujú pružné fotovoltické a LED prvky, aby dokázali využívať vonkajšie i vnútorné osvetlenie.

Hľadáme partnerov

Tento typ úspešnej aplikácie tlačenej elektroniky na textil bude podporovať budúci vývoj, pri pretláčaní nových technológií a nápadov z výskumno-vývojových laboratórií. Víziou v CENTI je začlenenie tlačených elektronických súčiastok a zariadení do textilu ako prvku vzájomného pôsobenia s používateľom. V širšom poňatí konceptu to vnímajú ako internet vecí v odevnom textile a toto ich poháňa vpred.

 

Pre QUARK pripravili:

Ana Rita Montes, výskumníčka inteligentných materiálov, CENTI

João Gomes, výskumný a vývojový manažér inteligentných materiálov, CENTI

Foto: redakcia QUARK

Preklad LN

Viac sa dočítate v časopise Quark (číslo 10/2015).

Uverejnila: ZČ

Súvisiace:

Hore
Noc výskumníkov 2019
QUARK
Aurelium - centrum vedy
TVT 2019
Prechod VK na VND - jeseň
výtvarná súťaž TVT 2019
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
fotografická súťaž TVT 2019
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Agrofilm 2019
Zaujímavosti vo vede
Malé vysokohorské jazerá sú naozaj citlivými indikátormi environmentálnych zmien.
Zistite viac