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Storie di successo dei progetti - Circuiti elastici per la moda e non solo

I vestiti intelligenti, che possono comunicare i vostri sentimenti o tenere sotto controllo la vostra salute dovunque vi troviate, si sono mostrati molto promettenti, ma hanno un importante svantaggio: spesso si ha l'impressione di indossare piccolissimi computer. E se si potessero avere minuscoli circuiti elettronici elastici, traspiranti e persino lavabili? I ricercatori europei hanno deciso di dimostrare che si può.
Storie di successo dei progetti - Circuiti elastici per la moda e non solo
Giacche impermeabili che odiano realmente l'acqua. Pantaloni fatti di bottiglie di plastica riciclate. Indumenti volubili che esprimono i vostri sentimenti cambiando colore. Queste cose sembrano piuttosto strane, ma la scienza e la tecnologia riescono a rendere le cose di tutti i giorni, come vestirsi o illuminare la propria casa, un'"avventura ambientale".

È quello che succede con il progetto "Stretchable electronics for large area applications" (Stella), co-finanziato dalla Commissione europea. Stella ha sviluppato nuovi processi, tecnologie e nuove applicazioni per circuiti elettronici. Ma la prima cosa che hanno fatto è stata liberarsi della nozione secondo la quale i circuiti elettronici dovessero essere costruiti su o in un pannello - nel senso di qualcosa di rigido.

I partner del progetto hanno sviluppato pannelli di rame elastici (strechable copper boards o SCB) con tracce di rame flessibili laminate da una plastica morbida (poliuretano termoplastico). Questo significa che sistemi elettronici complessi possono essere applicati ai tessuti in modo semplice, come un adesivo su una maglietta. Quello che lo rende speciale è che la SCB può essere usata come substrato per microelettronica ed essere integrata nei tessuti.

Per dimostrarlo la TU Berlin, uno dei partner di Stella, ha sviluppato un cosiddetto "vestito interattivo", chiamato KLight, usando la tecnologia SCB che fa accendere e spegnere le luci integrate a seconda dei movimenti del corpo.

Il vestito ha vinto il premio innovazione avantex alla fiera Techtextile del 2009. Commentando la vittoria, il coordinatore del progetto Stella, il dott. Christopher Klatt, a capo del Dipartimento di fisica e simulazione presso la Freudenberg Research ha detto: "Oggigiorno non basta sviluppare nuove fantastiche tecnologie o provare la loro attuabilità in laboratorio. Per essere ampiamente accettati sul mercato, occorre abbinare al lavoro professionale sull'affidabilità un elemento di glamour e pubblicità."

Più che glamour

Sarà così, ma l'obiettivo del progetto Stella non era certo il glamour. Si è occupato infatti principalmente di applicazioni pratiche e importanti nei settori medico e automobilistico, campi nei quali le tecnologie sviluppate hanno realmente fatto fronte alle sfide odierne. Per esempio, il cerotto brevettato Urgo usa la tecnologia SCB di Stella per monitorare la pressione applicata su una fasciatura di compressione. È importante ottenere la giusta pressione per massimizzare il sollievo dal dolore e la guarigione, specialmente per casi cronici e per prevenire malattie venose e linfatiche. Il design flessibile e comodo di Urgo gli permettere di attaccarsi bene alla fasciatura per monitorare la pressione a essa applicata. È un piccolo design rivoluzionario con un grande potenziale commerciale. Attualmente si trovano in fase di valutazione interna altri prodotti simili a Urgo.

Anche la Philips Applied Technologies, il partner del settore industriale, ha fatto buon uso della tecnologia SCB. Insieme ai partner TU Berlin e Quality Products Int (QPI), ha creato un monitor wireless ed elastico delle attività corporali provvisto di una banda di Velcro® regolabile che ne facilita l'applicazione. Con applicazioni nei settori dello sport, della sanità e del benessere c'è un mercato potenzialmente grande per questo prodotto.

"L'associazione di sensori integrati in una rete nella zona del corpo, integrata in materiali elastici e morbidi rende possibile un monitoraggio migliore e la rilevazione precoce associati alla comodità per chi li indossa," commenta il progetto riguardo questo nuovo miglioramento.

Stella si è inoltre avventurato in nuovi campi del settore sanitario con un piccolissimo dispositivo del sottopiede ideato pensando ai malati di diabete, un'importante malattia in crescita in Europa. Il diabete incontrollato può causare danni ai nervi e problemi di circolazione che possono comportare la perdita della sensazione del calore, del freddo o del dolore. Anche i muscoli della zona del piede possono essere colpiti e questo può portare a difficoltà nel camminare, ulcere, cancrena e possibile perdita di un arto – in Europa avvengono ancora circa 40.000 amputazioni del piede ogni anno.

I partner di Stella Freudenberg e nora systems, specialisti nel settore della gomma, hanno sviluppato un sensore della pressione del piede in tre punti che si può inserire in maniera discreta nella scarpa. Poiché chi soffre di diabete non riesce a sentire l'insorgere di problemi o dolori al piede, il monitor del sottopiede di Stella rileva piccoli cambiamenti, compreso l'invecchiamento dello stesso sottopiede. I test hanno inoltre mostrato che la SCB funziona anche nelle condizioni di caldo e sudore che si creano dentro la scarpa.

Neonati e automobili

I ricercatori di Stella presso IMEC e Verhaert hanno esaminato a fondo questioni riguardanti la salute dei neonati. Un monitor respiratorio infantile che, integrato in un tessuto leggero, può essere agganciato al pigiama, misura il movimento del torace e dell'addome del bambino in modo più efficace rispetto alla tecnologia attuale.

Il sensore integrato di Stella che usa la tecnologia SCB sarà più economico, più resistente e più sensibile agli schemi di respirazione dei neonati (registrando l'allungamento di torace e addome) rispetto alle attuali tecnologie più avanzate.

Stella ha anche preso di mira l'enorme mercato di soluzioni intelligenti per veicoli. Ha costruito uno speciale dimostratore per provare che è possibile creare circuiti elettronici flessibili adatti ai crescenti bisogni dei produttori di automobili di sistemi di riscaldamento per le superfici leggeri e a basso consumo di energia. Il team ha lavorato per creare circuiti (SPB) in polimero a 2D elastici e per adattarli in seguito in forme a 3D - azione questa che potrebbe distruggere i circuiti tradizionali - che possono essere inseriti dentro, sopra o sotto vari componenti dell'automobile.Nella loro sinopsi, il team ha mostrato che i circuiti in forme tridimensionali erano adatti per l'illuminazione interna dei veicoli; per esempio, diodi a emissione luminosa (LED) bianchi per le luci da lettura e una versione blu per il segnale di allarme. La tecnologia da loro sviluppata ha superato severi test ideati per riflettere le condizioni reali all'interno del veicolo.

"La produzione di circuiti a 3D usando processi ben collaudati a 2D per circuiti piatti è molto interessante per diverse applicazioni, non solo per le automobili," ha spiegato il dott. Klatt. "Le richieste di informazioni che riceviamo dal mercato ci fanno sperare che la tecnologia SPB sarà usata in diversi prodotti commerciabili."

Spin-off e follow-up

Sicuri che questo lavoro ha un forte potenziale sul mercato, diversi membri del team del Franuhofer IZM hanno creato un'azienda spin-off, chiamata Stretchable Circuits, per "realizzare innovativi concetti di prodotti usando le tecnologie dei circuiti elastici e dei tessuti".

Diversi partner di Stella pranderanno parte al progetto di follow-up chiamato "Platform for large area conformable electronics by integration" (PLACE-IT). L'obiettivo di questo progetto era quello di creare una piattaforma industriale per un'optoelettronica sottile, leggera e flessibile usata nel design di vari prodotti e per applicazioni sul corpo.

Immaginate una lampada che può essere disegnata in qualsiasi forma o persino fusa in ciò che la circonda, o tende che emettono luce imitando la luce naturale del giorno. Questo tipo di soluzioni per l'illuminazione, che usano LED a risparmio energetico e LED biologici, potrebbero essere presto possibili grazie alle tecnologie di substrato flessibili sviluppate dai ricercatori europei.

"È un esempio di successo e ne possiamo andare fieri," sottolinea il dott. Klatt. "I dimostratori sono pronti e i primi prodotti sono già visibili all'orizzonte."

Il "progetto integrato" Stella ha ricevuto 7 Mio EUR in sovvenzioni dell'UE nell'ambito del tema "Tecnologie della società dell'informazione" (TIC) del Sesto programma quadro per la ricerca. Il progetto si è concluso nel 2010, ma i partner stanno continuando a divulgare i suoi risultati in eventi come Il Flex-Stretch-Workshop III programmato per novembre 2011.

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