Gewebtes Multifunktionsdisplay: Elektronik-Fasern ermöglichen die Nutzung eines Vorhangs als Monitor

Einem Forschungsteam rund um Hyung Woo Choi von der University of Cambridge ist es erstmals gelungen, große Displays und andere Elektronik aus gewebten High-Tech-Fasern herzustellen. Das Material kann nicht nur als Bildschirm dienen, sondern hat auch Touchscreen-Eigenschaften und verfügt über Sensoren und eine integrierte Stromquelle. Durch die Verwendung von Fasern ist die Elektronik flexibel und kann gedehnt oder gerollt werden. Hinzu kommt, dass sie mit herkömmlichen Verfahren aus der Textilfertigung hergestellt werden kann.

Smarte Textilien mit einfacher Herstellung

Die Integration von Elektronik in Textilien gilt als der nächste Schritt in Sachen Smartwear und hätte darüber hinaus noch andere Einsatzmöglichkeiten. Die meisten der bisher hergestellten smarten Textilien sind allerdings wenig robust. Zudem müssen die Bauteile nachträglich in die Textilien eingebracht werden. Die elektrochemischen Fasern können außerdem meist nur eine Funktion erfüllen.

Das Team um Hyung Woo Choi hat dies nun geändert. Den ForscherInnen gelang es, smarte Fasern herzustellen, die insgesamt sieben Funktionen in sich vereinen und außerdem sehr widerstandsfähig sind, was es ermöglicht, sie mit gängigen Textilherstellungsverfahren zu verarbeiten. „Dies ist ein großer Schritt hin zu nachhaltigen, praktischen E-Fasern und E-Textilie in Alltagsanwendungen. Und dies ist erst der Anfang„, so Jong min Kim, der an der Entwicklung der Fasern beteiligt war.

In dem Multifunktionstextil sind sieben verschiedene Arten elektronischer Fasern vereint. Diese wurden in einem Webstuhl auf klassische Art und Weise zu einem Stoff gewoben. In dem gewebten Display sind die neuartigen Fasern, die aus einem dünnen Kupferdraht mit aufgebrachten LEDs bestehen, in einem Verhältnis von 1:3 mit Baumwollfasern vorhanden. Das fertige Gewebe hat eine Diagonale von 46 Zoll und bringt es auf eine Leuchtintensität von 10.000 Candela pro Quadratmeter.

Sieben Funktionen in einem Textil

Außer den LED Fasern, die für die Anzeige zuständig sind, integrierte das Team noch sechs weitere Faserarten in das Gewebe. „ Jedes dieser Fasergeräte im smarten Textilsystem besteht aus einem Kern und einer Hülle oder ist in die Oberfläche einer einzelnen Faser integriert„, so das Team. Somit bleibt die Elektronik bei der gleichen Dicke wie die normalen Fasern und lässt sich mit diesen problemlos verarbeiten.

Die Fasertypen können unter anderem Radiofrequenzen empfangen, Temperatur fühlen und Licht detektieren. Auch spezielle Touch-Fasern sind in dem Gewebe verarbeitet. Laut den ForscherInnen könnten sogar die Elektroden eines tragbaren EKG in dem Stoff verarbeitet werden. Superkondensatoren sind für die Energiespeicherung zuständig – sie werden als verdrillte Bündel integriert.

Breites Anwendungsgebiet

Die WissenschaftlerInnen sehen für ihre Entwicklung ein breites Anwendungsgebiet. „Indem wir faserbasierte Elektronik, Photonik, Sensoren und Energiesammler kombinieren, können wir eine ganz neue Klasse von smarten Geräten und Systemen herstellen“, so Luigi Occhipinti, der an dem Paper mitgewirkt hat. Außerdem handele es sich um eine Premiere, wenn es darum geht, komplexe Elektronik in großem und skalierbaren Maßstab mit normaler Webtechnik zu kombinieren.

Das so entstehende Multifunktions-Display kann frei im Raum aufgehängt oder etwa auch als Teppich verwendet werden. „Der Textil-Bildschirm kann dabei im Display-Modus arbeiten und bewegte Bilder abspielen oder aber im Monitoring-Modus betrieben werden, in dem es die Information der integrierten Sensoren und Geräte anzeigt. Dann zeigt es beispielsweise Wetterdaten, elektromagnetische Felder oder auch die Herzaktivität an„, so das Team. Das Material erwies sich in Belastungstests zudem als sehr widerstandsfähig und konnte mehrfach gerollt oder benässt werden, ohne seine Funktion zu verlieren.

„Indem wir das volle Potenzial der Textilproduktion nutzen, könnten wir schon bald smarte und energieautonome Geräte für das Internet der Dinge sehen, die nahtlos in Alltagsobjekte integriert sind„, erläutert Occhipinti das Potential der Technologie. Auch eine Anwendung in größerem Maßstab sei durch die Verarbeitung in modernen Webstühlen problemlos möglich.

via University of Cambridge