Das Konzept intelligenter interaktiver Textilien

Im Konzept intelligenter interaktiver Textilien ist neben der Intelligenz die Interaktionsfähigkeit ein weiteres wichtiges Merkmal. Die technologische Entwicklung interaktiver Textilien hat als technologischer Vorläufer intelligenter interaktiver Textilien ebenfalls einen großen Beitrag zu deren Entwicklung geleistet.

Die Interaktionsmodi intelligenter Textilien lassen sich üblicherweise in passive und aktive Interaktion unterteilen. Intelligente Textilien mit passiven Interaktionsfunktionen können Veränderungen oder Reize in der Umgebung lediglich wahrnehmen und kein effektives Feedback geben; intelligente Textilien mit aktiven Interaktionsfunktionen hingegen können zeitnah auf diese Veränderungen reagieren und gleichzeitig Veränderungen in der Umgebung erfassen.

Der Einfluss neuer Materialien und neuer Herstellungstechnologien auf intelligente interaktive Textilien

1. Metallisierte Fasern – die erste Wahl im Bereich intelligenter, interaktiver Textilien

Metallbeschichtete Fasern sind Funktionsfasern, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt haben. Dank ihrer einzigartigen antibakteriellen, antistatischen, sterilisierenden und desodorierenden Eigenschaften finden sie breite Anwendung in Bereichen wie Bekleidung, Medizin, Sport, Heimtextilien und Spezialbekleidung.

Obwohl Metallgewebe mit bestimmten physikalischen Eigenschaften nicht als intelligente interaktive Textilien bezeichnet werden können, können Metallgewebe als Träger elektronischer Schaltungen verwendet werden und auch selbst Bestandteil elektronischer Schaltungen werden und sind daher das Material der Wahl für interaktive Textilien.

2. Der Einfluss neuer Herstellungstechnologien auf intelligente interaktive Textilien

Die gängigen Verfahren zur Herstellung intelligenter, interaktiver Textilien basieren hauptsächlich auf Galvanisierung und stromloser Abscheidung. Da intelligente Textilien viele tragende Funktionen erfüllen und hohe Zuverlässigkeit erfordern, lassen sich mit Vakuumbeschichtungstechnologie nur schwer dickere Beschichtungen erzielen. Mangels besserer technologischer Innovationen ist die Anwendung intelligenter Materialien durch physikalische Beschichtungstechnologien begrenzt. Die Kombination von Galvanisierung und stromloser Abscheidung stellt daher einen Kompromiss dar. Bei der Herstellung leitfähiger Textilien werden üblicherweise zunächst leitfähige, stromlos abgeschiedene Fasern zum Weben verwendet. Die so erzeugte Textilbeschichtung ist gleichmäßiger als die durch direkte Galvanisierung hergestellte. Zudem können leitfähige Fasern im entsprechenden Verhältnis mit herkömmlichen Fasern gemischt werden, um die Kosten bei gleichbleibender Funktionalität zu senken.

Das größte Problem bei der Faserbeschichtungstechnologie ist derzeit die Haftfestigkeit und Beständigkeit der Beschichtung. Im praktischen Einsatz ist das Gewebe verschiedenen Belastungen wie Waschen, Falten und Kneten ausgesetzt. Daher muss die Beständigkeit der leitfähigen Faser geprüft werden, was wiederum höhere Anforderungen an den Herstellungsprozess und die Haftung der Beschichtung stellt. Ist die Beschichtungsqualität mangelhaft, reißt sie und löst sich im praktischen Einsatz ab. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die Anwendung der Galvanisierungstechnologie auf Fasergewebe.

In den letzten Jahren hat die mikroelektronische Drucktechnologie zunehmend technische Vorteile bei der Entwicklung intelligenter, interaktiver Textilien gezeigt. Mit dieser Technologie lässt sich leitfähige Tinte präzise auf ein Substrat aufbringen, wodurch sich hochgradig individualisierbare Elektronikprodukte bedarfsgerecht herstellen lassen. Obwohl der mikroelektronische Druck die schnelle Prototypenerstellung von Elektronikprodukten mit verschiedenen Funktionen auf unterschiedlichen Substraten ermöglicht und das Potenzial für kurze Produktionszyklen und hohe Individualisierung bietet, sind die Kosten dieser Technologie derzeit noch relativ hoch.

Darüber hinaus zeigt die Technologie leitfähiger Hydrogele ihre einzigartigen Vorteile bei der Herstellung intelligenter, interaktiver Textilien. Durch die Kombination von Leitfähigkeit und Flexibilität können leitfähige Hydrogele die mechanischen und sensorischen Funktionen der menschlichen Haut nachahmen. In den letzten Jahrzehnten haben sie in den Bereichen tragbare Geräte, implantierbare Biosensoren und künstliche Haut großes Interesse geweckt. Dank der Ausbildung des leitfähigen Netzwerks weisen die Hydrogele einen schnellen Elektronentransfer und hohe mechanische Festigkeit auf. Polyanilin, ein leitfähiges Polymer mit einstellbarer Leitfähigkeit, kann durch Dotierstoffe wie Phytinsäure und Polyelektrolyte zu verschiedenen Arten von leitfähigen Hydrogelen verarbeitet werden. Trotz seiner zufriedenstellenden elektrischen Leitfähigkeit schränkt das relativ schwache und spröde Netzwerk seine praktische Anwendung stark ein. Daher besteht weiterer Entwicklungsbedarf für praktische Anwendungen.

Intelligente interaktive Textilien, entwickelt auf Basis neuer Materialtechnologien

Formgedächtnistextilien

Formgedächtnistextilien integrieren Materialien mit Formgedächtnisfunktion durch Weben und Veredeln in Textilien, wodurch diese formbeständige Eigenschaften erhalten. Das Produkt verhält sich ähnlich wie Formgedächtnismetalle: Nach jeder Verformung nimmt es unter bestimmten Bedingungen wieder seine ursprüngliche Form an.

Zu den formgedächtnisfähigen Textilien zählen vor allem Baumwolle, Seide, Wolle und Hydrogelgewebe. Ein von der Hong Kong Polytechnic University entwickeltes formgedächtnisfähiges Textil besteht aus Baumwolle und Leinen, das nach Erwärmung schnell wieder seine glatte und feste Form annimmt, eine gute Feuchtigkeitsaufnahme aufweist, auch nach längerem Gebrauch farbecht und chemikalienbeständig ist.

Produkte mit funktionalen Anforderungen wie Isolierung, Hitzebeständigkeit, Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, Luftdurchlässigkeit und Stoßfestigkeit sind die Hauptanwendungsbereiche für Formgedächtnistextilien. Gleichzeitig haben sich Formgedächtnismaterialien im Bereich der Modeartikel als hervorragende Werkstoffe etabliert, um Designern die Möglichkeit zu geben, ihre Designsprache auszudrücken und Produkten so eine einzigartige Ausdruckskraft zu verleihen.

Elektronische intelligente Informationstextilien

Durch die Integration flexibler mikroelektronischer Komponenten und Sensoren in Textilien lassen sich intelligente elektronische Informationstextilien herstellen. Die Auburn University in den USA hat ein Faserprodukt entwickelt, das Wärmereflexionsänderungen und lichtinduzierte reversible optische Veränderungen aufweist. Dieses Material bietet große technische Vorteile für die Herstellung flexibler Displays und anderer Geräte. Da Technologieunternehmen, insbesondere im Bereich mobiler Technologien, in den letzten Jahren eine stark gestiegene Nachfrage nach flexibler Displaytechnologie gezeigt haben, hat die Forschung an flexiblen Textildisplays an Bedeutung und Dynamik gewonnen.

Modulare technische Textilien

Die Integration elektronischer Komponenten in Textilien mittels modularer Technologie ist derzeit die technologisch optimale Lösung zur Realisierung intelligenter Textilien. Mit dem Projekt „Project Jacquard“ verfolgt Google das Ziel, die modulare Anwendung intelligenter Textilien zu realisieren. Aktuell arbeitet das Unternehmen mit Marken wie Levi’s, Saint Laurent und Adidas zusammen, um verschiedene intelligente Textilien für unterschiedliche Zielgruppen auf den Markt zu bringen.

Die dynamische Entwicklung intelligenter, interaktiver Textilien ist untrennbar mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung neuer Materialien und dem perfekten Zusammenspiel verschiedener unterstützender Prozesse verbunden. Dank sinkender Kosten für diverse neue Materialien und ausgereifter Produktionstechnologien können künftig noch kühnere Ideen erprobt und umgesetzt werden, um der Smart-Textil-Industrie neue Impulse und Richtungen zu geben.