Potencjał elektroniki typu wereable wykracza daleko poza smart-zegarki. Niestety współczesny poziom zaawansowania technologii bateryjnej nadal nie pozwala na komfortowe umieszczanie banków energii oraz interaktywnych płytek w ubraniach. Nadal są stosunkowo ciężkie i sztywne.

Oczywiście naukowcy nadal nie spoczywają na lurach i pracują nad nowymi sposobami, aby poradzić sobie z tym problemem. Jednym z rozwiązań, opracowanym przez chińskich badaczy jest metoda wdrukowywania elastycznych włókien o potencjale elektrycznym w tkaninę, lub materiał. Takie włókna mogą przechowywać energię elektryczną.

Wydział chemii w służbie tekstyliom.

Użyliśmy drukarki 3D wyposażonej w domową dyszę koncentryczną do bezpośredniego drukowania włókien na tkaninach i zademonstrowaliśmy, że można ją wykorzystać do celów zarządzania energią – mówi kierowniczka grupy Yingying Zhang, profesor na Wydziale Chemii Uniwersytetu Tsinghua .

Zhang i jej koledzy stworzyli swoje pierwsze trójwymiarowe e-tekstylia z użyciem dwóch atramentów. Był to roztwór nanowłókien węglowych, aby zbudować przewodzący rdzeń włókien oraz jedwabnik do osłony izolacyjnej. Strzykawki iniekcyjne wypełnione tuszami połączono z dyszą współosiową, która została zamocowana na drukarce 3D. Zostały one wykorzystane do narysowania różnorodnych wzorów – chińskich znaków oznaczających DRUKOWANIE, angielskiego słowa SILK oraz fotorealistycznego zdjęcia gołębia.

Nowość w podejściu do tworzenia smart tekstyliów

To podejście do produkcji jest odmienne od stosowanego przez inne grupy naukowe, które ręcznie szyją komponenty elektryczne takie jak włókna led. Te elementy są potem również ręcznie wszywane do tkanin co jest wieloetapowym, czasochłonnym procesem. Ujawnia się tutaj bezapelacyjny walor używania drukarki 3d, która może tworzyć różnorodne konstrukcje w zasadzie za jednym zamachem. Taka metoda jest również relatywnie tania i łatwa do sklaowania. Dysza z tuszem jest kompatybilna z wieloma modelami drukarek 3d, których części można tanio wymieniać.

Jedną z niewielu wad tego rozwiązania jest ograniczenie jakości wydruku z uwagi na mechaniczne możliwości ruchu drukarki 3d oraz rozmiar dysz.

Plany na przyszłość

Mamy nadzieję, że ta praca zainspiruje naukowców i inżynierów do budowy innych typów dysz do drukarek 3D. Dzięki temu będą one mogły generować projekty o bogatej różnorodności kompozycyjnej i strukturalnej – mówi Zhang. Naszym długoterminowym celem jest zaprojektowanie elastycznych, nadających się do noszenia materiałów hybrydowych i elektroniki o niespotykanych właściwościach. Chcemy też opracowywać nowe techniki praktycznej produkcji inteligentnych systemów ubieralnych, które będą miały zintegrowane funkcje: takie jak wykrywanie stanu osoby która je nosi, monitorowanie, ostrzeganie, komunikowanie się i inne.

Co nam pozostaje?

Opisane technologie nie są jeszcze skończonymi produktami i minie sporo czasu, zanim stworzone dzięki nim produkty będą używane przez nas na co dzień. Mimo to, warto przyjrzeć się w jakim kierunku zmierza rozwój technologii ubieralnych – ewidentnie odchodzimy powoli od myślenia o tym, że nasze smart urządzenia są od nas odseparowane. Najważniejsze punkty to:

• Opracowywanie dużej, skalowalnej strategii wytwarzania fibertroniki dla inteligentnych tekstyliów
• Możliwość drukowania na tkaninach różnorodnych estetycznie wzorów, bez praktycznie żadnych ograniczeń poza jakościowymi
• Opracowanie włókien zbierających i magazynujących energię, które są złożone z nanorurek powleczonych jedwabiem.

Kto wie, może za kilkadziesiąt lat nie będziemy potrzebowali nosić przy sobie telefonów komórkowych, bo wystarczy że będziemy mówić do rękawa 😊