Zastosowanie urządzeń drukowanych w produkcji inteligentnych ubrań nowej generacji
Na rynku pojawiły się inteligentne tkaniny, znane też pod nazwą tkanin elektronicznych bądź e-tkanin, co oznacza, że być może już niedługo będziemy mogli nosić ubrania połączone z internetem rzeczy (IoT). „E-tkaniny przeznaczone do noszenia na ciele są zaprojektowane tak, by spełniać różnorodne funkcje urządzeń elektronicznych, oferując przy tym możliwość dodawania nowych zastosowań dla odzieży noszonej na co dzień”, mówi Valeria Nicolosi, profesor w dziedzinie nanomateriałów i zaawansowanej mikroskopii na Trinity College w Dublinie. Zdaniem Valerii Nicolosi rynek e-tkanin nie ogranicza się wyłącznie do przemysłu odzieżowego, ale obejmuje też takie branże jak medyczna, transportowa, energetyczna czy sektor łączności. Jak tłumaczy: „Generatory energii, czujniki, anteny i świecące diody są już od jakiegoś czasu integrowane z tkaninami wykorzystywanymi między innymi do produkcji zasłon, podgrzewanych foteli czy noszonych na ciele urządzeń monitorujących stan zdrowia”. Tym, co wyróżnia tkaniny elektroniczne nowej generacji, jest możliwość sterowania elektroniką przy pomocy gestów. Zapewnienie tej funkcjonalności wymaga jednak wysokiego poziomu integracji czujników i wydajniejszego źródła zasilania. „To właśnie źródło zasilania stanowi tradycyjną przeszkodę w rozwoju technologii inteligentnych tkanin”, zaznacza Nicolosi. „Wynika to z faktu, że dostępne źródła zasilania są stosunkowo mało elastyczne i ciężkie, co utrudnia ich gładką integrację z tkaniną elektroniczną”. Odpowiedzią na to wyzwanie może być rozwiązanie zaproponowane przez autorów projektu Powering_eTextiles sfinansowanego przez Europejską Radę ds. Badań. „Naszym celem jest opracowanie wysokowydajnych urządzeń magazynujących energię, które umożliwią działanie nowej generacji inteligentnych urządzeń ubieralnych i elektroniki połączonej z tkaninami”, twierdzi Nicolosi, odpowiedzialna za koordynację projektu.
Urządzenia drukowane
Do opracowania swojego rozwiązania zespół projektu wykorzystał drukarkę atramentową i ultracienkie materiały dwuwymiarowe (2D) w formie nanoarkuszy. „Bazując na naszym bogatym doświadczeniu w dziedzinie tuszy opartych na materiałach 2D, opracowaliśmy wysokowydajne, elastyczne i wodoodporne urządzenia magazynujące energię, które można wykorzystać w wielu różnych rodzajach tkanin, jak na przykład bawełna, polibawełna i poliester”, tłumaczy Nicolosi. Badaczka dodaje, że w pełni drukowana elektronika do noszenia na ciele oparta na materiałach 2D wymaga mocnych i dających się powielać drukowanych stosów wielowarstwowych. Stosy składają się z kolektora prądu, aktywnych materiałów elektrodowych i elektrolitu żelowego. Metoda eksfoliacji materiałów warstwowych pozwala na drukowanie stosów przy użyciu niedrogich tuszy i tradycyjnych drukarek atramentowych. „Możliwość drukowania tych urządzeń sprawi, że produkcja inteligentnych tkanin stanie się tańsza i bardziej skalowalna”, zapewnia Nicolosi. „A ich elastyczność i niewielkie rozmiary pozwolą na uzyskanie tkanin lepszej jakości i o specjalnych właściwościach”.
Najlepsze jeszcze przed nami
Wprawdzie Nicolosi jest bardzo dumna z nowo opracowanego źródła zasilania dla e-tkanin, jednak wierzy, że najważniejsze osiągnięcie jest wciąż przed nią. „Nie mogę się doczekać zastosowania tej technologii w praktyce i sprawdzenia, jakie nowe możliwości ona wprowadza”, dodaje. Choć projekt Powering_eTextiles dobiegł już końca, Nicolosi nie zamierza spocząć na laurach. Aktualnie prowadzi dalsze badania mające przybliżyć moment wprowadzenia tego nowatorskiego rozwiązania na rynek. Ponadto jest w trakcie rozmów z zainteresowanymi podmiotami z branży w sprawie przeprowadzenia testów produktu. „Nauka nigdy nie stoi w miejscu – a ten projekt zasiał ziarna bardzo wielu pomysłów, które teraz należy zbadać i przetestować”, podsumowuje Nicolosi. „Jeśli uda nam się połączyć wszystkie te koncepcje, rezultatem będzie rozwiązanie, z którego wszyscy będziemy mogli korzystać w naszym codziennym życiu”.
Słowa kluczowe
Powering_eTextiles, technologia urządzeń drukowanych, inteligentne ubrania, internet rzeczy, IoT, inteligentne tkaniny, tkaniny elektroniczne, e-tkaniny, tkaniny, urządzenia magazynujące energię, druk atramentowy
