E-szövetek (más néven "elektronikus szövet" vagy "intelligens szövet ") - olyan textíliák , amelyek elektronikát tartalmaznak (beleértve a kis számítógépeket is ), és amelyekben digitális technológiákat alkalmaznak . A csúcstechnológiás, intelligens ruhák sok fajtája , valamint a gyártásukban használt technológia elektronikus textíliákat tartalmaz.
Az elektronikus textíliákat meg kell különböztetni a ruházati alkatrészekbe beágyazott hordható számítógépektől , mivel a hangsúly az elektronikus alkatrészek, például mikroszámítógépek , érzékelők vagy kapcsolók szövetekbe való zökkenőmentes integrációján van.
Az ilyen technológiákat a Fibertronics ( eng. fiber - fibers és electorincs - electronics ) általános kifejezéssel kombinálják . Ez a tudományág az elektronika lehetőségeinek szövetgyártásban való alkalmazásának vizsgálatával foglalkozik.
Az elektronikus textíliák, vezetőszálak és szövetek készítéséhez szükséges alapanyagok már több mint 1000 éve léteznek. Különösen a kézművesek évszázadok óta vékony fémfóliát, leggyakrabban aranyat és ezüstöt tekertek szövetszálak köré [1] . Például I. Erzsébet királynő ruhái közül sok aranyszállal volt hímezve .
A 19. század végén, ahogy az emberek fejlődtek és megszokták az elektromos készülékeket, a tervezők és mérnökök elkezdték kombinálni az elektromosságot ruházattal és ékszerekkel – világító és motoros nyakláncok, sapkák, brossok és öltönyök sorozatát fejlesztették ki [2] [3] . Az 1800-as évek végén például az Electric Girl Lighting Company-tól világos színű, szegecses estélyibe öltözött fiatal nőket fogadhattak fel koktélpartik rendezésére [4] .
1968-ban a New York-i Modern Kézművesség Múzeuma „Body Cover” címmel úttörő kiállítást rendezett, amely a technológia és a ruházat kapcsolatát tárta fel. A bemutatón űrhajós szkafandereket, valamint olyan ruházatot mutattak be, amely felfújható és leereszthető, meggyulladhat, felmelegszik és lehűlhetett [5] . Ebben a kollekcióban különösen figyelemreméltó Diana Dew tervező munkája, aki olyan elektronikus divatvonalat hozott létre, amely elektrolumineszcens estélyi ruhákat és öveket tartalmazott, amelyek riasztó szirénákat bocsáthattak ki [6] .
1985-ben Harry Wainwright feltaláló megalkotta az első teljesen animált pulóvert. Az ing száloptikából, vezetékekből és egy mikroprocesszorból állt az egyes animációs képkockák vezérlésére. Ennek eredményeként egy színes rajzfilm jelent meg az ing felületén. 1995-ben Wainwright feltalálta az első gépet, amely a száloptikát textíliává dolgozza fel, ez az eljárás a tömeggyártáshoz szükséges, és 1997-ben felbérelte a német géptervezőt, Herbert Selbachot a Selbach Machinery-től, hogy gyártsa le a világ első olyan CNC-gépét, amely képes száloptikát automatikusan beültetni. bármilyen rugalmas anyag. 1989-ben megszerezték az első tucat LED-es/optikai kijelzőkre és hardverekre épülő szabadalmat, az első CNC gépek gyártása 1998-ban indult, kezdve a Disney Parks animációs kabátokkal 1998-ban. Az első biofizikai kijelzős EKG-burkolatokat, amelyek LED/optikai kijelzőket használnak, Wainwright és David Bychkov, az Exmovere akkori vezérigazgatója alkotta meg 2005-ben GSR érzékelők segítségével egy karórában, amelyet Bluetooth-on keresztül csatlakoztattak egy farmerkabátban lévő beépített, gépben mosható kijelzőhöz, és 2007. május 7-én a Washington DC-ben tartott Smart Fabrics konferencián mutatták be. További intelligens szövettechnológiákat mutatott be Wainwright az arizonai Phoenixben tartott két Flextech rugalmas kijelző konferencián, amelyeken az IFF ( Identify Friend or Foe ) szövetbe ágyazott infravörös digitális kijelzőit mutatták be, amelyeket a BAE Systems 2006-ban értékelésre nyújtott be, és kapott egy díjat. Honorable Mention díj a NASA-tól 2010-ben a Future Design verseny műszaki absztraktjaiért. Az MIT munkatársai több teljesen animált kabátot vásároltak kutatóik számára, amelyeket 1999-ben bemutatókon viselhettek, hogy felhívják a figyelmet a "Viselhető számítógép" kutatásukra. Wainwrightot 2012. június 5-én az ausztráliai Melbourne-ben egy textil- és kolorisztikus konferencián felszólalásra bízták, ahol felkérték, hogy mutassa be szövetalkotásait, amelyek bármilyen okostelefonnal színt váltanak, digitális kijelző nélküli mobiltelefonon jelzik a hívókat, és Wi-t tartalmaznak. -Fi biztonsági funkciók Fi, amely megvédi a pénztárcákat és a személyes tárgyakat a lopástól.
Az 1990-es évek közepén az MIT kutatóinak egy csoportja Steve Mann , Tad Starner és Sandy Pentland vezetésével megkezdte az általuk hordható számítógépek fejlesztését . Ezek az eszközök hagyományos számítógépes hardverből álltak, amelyet a testhez csatlakoztattak és viseltek. A kutatók előtt álló műszaki, társadalmi és tervezési kihívásokra válaszul az MIT egy másik csoportja, köztük Maggie Orth és Remy Post, elkezdte feltárni, hogyan lehetne az ilyen eszközöket elegánsabban integrálni ruházatba és más puha hordozóba. Ez a csapat többek között a digitális elektronika és a vezető szövetek integrációját vizsgálta, és módszert dolgozott ki az elektronikus áramkörök hímzésére [7] [8] . Az egyik első kereskedelmi forgalomban kapható Arduino-alapú hordható mikrokontroller, a Lilypad Arduino, szintén az MIT Media Lab-ban készítette el Leah Buchley.
Az olyan divatházak, mint a CuteCircuit, e-textileket használnak nagy divatkollekcióikhoz és különleges projektjeikhez. A CuteCircuit átölelő ing lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy elektronikus ölelést küldjön a ruházaton belüli szenzorokon keresztül.
Az elektronikus alkatrészek és szövetek integrálásának két típusa van:
Az elektronikai textíliák főként vezető fonalakból, textilekből és szövetekből állnak, míg a beszállítók és gyártók másik fele vezetőképes polimereket, például poliacetilént és polifenilén-vinilént használ [11] .
Az e-textilekkel kapcsolatos kutatási és kereskedelmi projektek többsége hibrid, amelyben a textilbe ágyazott elektronikus alkatrészeket klasszikus elektronikai eszközökhöz vagy alkatrészekhez kapcsolják. Néhány példa az érintőgombok, amelyek teljes egészében textil formában, vezetőképes textilszövetek felhasználásával készülnek, amelyeket aztán olyan eszközökhöz csatlakoztatnak, mint például a zenelejátszók vagy a LED-ek, amelyek szőtt vezetőszálas hálózatokra vannak felszerelve, hogy kijelzőket képezzenek [12] .
Mind a fiziológiai, mind a környezeti monitorozáshoz nyomtatott érzékelőket integráltak a textíliákba [13] , beleértve a pamutot [14] , a Gore-Tex-et [15] és a neoprént [16] .
Az intelligens textilszövet a hagyományos pamuttól, poliésztertől és nejlontól a modern kevlarig beépített funkciókkal készül. Jelenleg azonban az elektromos vezetőképességgel rendelkező szövetek érdekesek. Az elektromosan vezető szöveteket fém nanorészecskék szőtt szálak és szövetek köré történő lerakásával állítottak elő. A kapott fémszövetek vezetőképesek, hidrofilek és nagy elektroaktív felülettel rendelkeznek. Ezek a tulajdonságok ideális szubsztrátumokká teszik őket az elektrokémiai bioszenzorhoz, amit a DNS és a fehérjék kimutatása során igazoltak [17] .
Kétféle intelligens textil (szövet) terméket fejlesztettek ki és vizsgáltak egészségügyi monitorozásra: a textil alapú érintőelektronikával ellátott szövetet és a hagyományos érintőelektronikát lefedő szövetet. Kimutatták, hogy a szövés segítségével elektromosan vezető szálat lehet beépíteni egy szövetbe, és így olyan szövetet lehet előállítani, amely "hordható alaplapként" használható. Több érzékelőt is csatlakoztathat a testen, például nedves gél EKG elektródákat a jelgyűjtő elektronikához. Újabb kutatások kimutatták, hogy a vezető szálak fontos szerepet játszhatnak a textil alapú érzékelők gyártásában, amelyek szövetből vagy fémhálóból készülnek, amely ezüsttel vagy a szövetbe szőtt vezetőképes fémmaggal van bevonva.
A kutatás során két átfogó megközelítés létezik az EKG-érzékelő elektródákkal történő ruházati készítésére:
A klasszikus elektronikához hasonlóan a textilszálakkal történő elektronikus képességek létrehozásához vezető- és félvezető anyagok, például vezető textíliák használata szükséges. Manapság számos kereskedelmi szál létezik, amelyek fémszálakat tartalmaznak textilszálakkal keverve, hogy vezető szálakat képezzenek, amelyek szőhetők vagy térhálósíthatók [19] . Mivel azonban mind a fémek, mind a klasszikus félvezetők merev anyagok, nem alkalmasak textilszálas alkalmazásokra, mivel a szálak használat közben erős megnyúlásnak és meghajlásnak vannak kitéve.
Az e-textileknél az egyik legfontosabb probléma, hogy a szálaknak moshatónak kell lenniük. Így az elektromos alkatrészeket a mosás során szigetelni kell a sérülések elkerülése érdekében [20] .
Az elektronikai anyagok új osztálya, amely alkalmasabb az elektronikai textilekhez, a szerves elektronikai anyagok osztálya, amelyek vezetőképesek és félvezetők is lehetnek, és tinta és műanyag formájában készülnek.
A laborban bemutatott fejlettebb funkciók közül néhány: