Textination Newsline

In zwei neuen Studien haben Forschende der North Carolina State University eine Serie von Textilfasern entwickelt und getestet, die ihre Form verändern und wie ein Muskel Kraft erzeugen können. In der ersten Studie untersuchten die Forscher den Einfluss der Materialien auf die Stärke und die Kontraktionslänge der künstlichen Muskeln. Die Forschungsergebnisse könnten helfen, die Fasern für verschiedene Anwendungen anzupassen.

In der zweiten Studie, der Proof-of-Concept-Studie, testeten die Forscher ihre Fasern als Gerüst für lebende Zellen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die als „Faserrobots“ bezeichneten Fasern möglicherweise zur Entwicklung von 3D-Modellen lebender, sich bewegender Systeme im menschlichen Körper verwendet werden könnten.

„Wir haben festgestellt, dass unser Faserrobot ein sehr geeignetes Gerüst für Zellen ist. Um eine geeignetere Umgebung für die Zellen zu schaffen, können wir die Frequenz und das Kontraktionsverhältnis verändern,“ sagte Muh Amdadul Hoque, Doktorand in Textiltechnik, Chemie und Wissenschaft an der NC State. „Dies waren Proof-of-Concept-Studien; letztendlich ist es unser Ziel, herauszufinden, ob wir diese Fasern als Gerüst für Stammzellen nutzen oder sie in zukünftigen Studien zur Entwicklung künstlicher Organe verwenden können.“
 
Die Forscher stellten die formverändernden Fasern her, indem sie einen ballonartigen Schlauch aus einem gummiähnlichen Material in eine geflochtene Textilhülle einkapselten. Wird der im Innern befindliche Ballon mit einer Luftpumpe aufgeblasen, dehnt sich der geflochtene Mantel aus, wodurch er sich verkürzt.

Die Forschenden maßen die Kraft und die Kontraktionsraten von Fasern aus verschiedenen Materialien, um den Zusammenhang zwischen Material und Performance zu verstehen. Sie stellten fest, dass stärkere Garne mit größerem Querschnitt eine stärkere Kontraktionskraft erzeugen. Darüber hinaus fanden sie heraus, dass das für die Herstellung des Ballons verwendete Material einen Einfluss auf die Stärke der Kontraktion und die erzeugte Kraft ausübte.
 
„Wir haben nachgewiesen, dass wir die Materialeigenschaften an die erforderliche Leistung des Geräts anpassen können“, so Xiaomeng Fang, Assistenzprofessorin für Textiltechnik, Chemie und Wissenschaft an der NC State. "Wir haben auch gezeigt, dass wir dieses Gerät klein genug machen können, so dass wir es potenziell bei der Herstellung von Textilien und anderen Textilanwendungen einsetzen können, unter anderem in Wearables und Hilfsmitteln."
 
In einer Folgestudie untersuchten die Forschenden, ob sie die formverändernden Fasern als Gerüst für Fibroblasten verwenden könnten, eine Zellart, die in Bindegeweben vorkommt und andere Gewebe oder Organe stützt.

„Die Dehnung soll die dynamischen Bewegungen des Körpers imitieren“, sagt Jessica Gluck, Assistenzprofessorin für Textiltechnik, Chemie und Wissenschaft an der NC State University und Mitautorin der Studie.

Die Wissenschaftler untersuchten die Reaktion der Zellen auf die Bewegung der formverändernden Fasern sowie auf die verschiedenen Materialien, die bei der Faserstruktur verwendet wurden. Sie fanden heraus, dass die Zellen in der Lage waren, die Flechthülle des Faserrobots zu bedecken und sogar zu durchdringen, stellten jedoch eine Abnahme der Stoffwechselaktivität der Zellen fest, wenn die Kontraktion des Faserrobots über ein bestimmtes Maß hinaus anhielt, im Vergleich zu einer Einheit aus demselben Material, die sie stationär hielten.

The researchers are interested in building on the findings to see if they could use the fibers as a 3D biological model, and to investigate whether movement would impact cell differentiation. They said their model would be an advance over other existing experimental models that have been developed to show cellular response to stretching and other motion, since they can only move in two dimensions.
Die Ergebnisse sollen weiter ausgebaut werden, um zu sehen, ob die Fasern als biologisches 3D-Modell verwenden werden können, und weiter, um zu untersuchen, ob die Bewegung die Zellteilung beeinflussen würde. Ihr Modell wäre ein Fortschritt gegenüber anderen experimentellen Modellen, die entwickelt wurden, um die Reaktion von Zellen auf zweidimensionale Dehnung und andere Bewegungen zu zeigen.
 
„Wenn man Zellen dehnen oder belasten will, legt man sie normalerweise auf eine Kunststoffschale und dehnt sie in eine oder zwei Richtungen“, sagte Gluck. „In dieser Studie konnten wir zeigen, dass die Zellen in dieser dynamischen 3D-Kultur bis zu 72 Stunden überleben können.“

„Dies ist besonders nützlich für Stammzellen“, fügte Gluck hinzu. „In Zukunft könnten wir untersuchen, was auf zellulärer Ebene bei mechanischer Belastung passiert. Man könnte Muskelzellen betrachten und sehen, wie sie sich entwickeln, oder analysieren, wie die mechanische Einwirkung zur Zellteilung beitragen würde.“

Die Studie „Effect of Material Properties on Fiber-Shaped Pneumatic Actuators Performance” wurde am 18. März in Actuators veröffentlicht. Emily Petersen war Mitautorin. Die Studie wurde durch eine Anschubfinanzierung gefördert, die Fang vom Department of Textile Engineering, Chemistry and Science der NC State University erhielt.

Die Studie mit dem Titel „Development of a Pneumatic-Driven Fiber-Shaped Robot Scaffold for Use as a Complex 3D Dynamic Culture System“ (Entwicklung eines pneumatisch angetriebenen faserförmigen Robotgerüsts zur Verwendung als komplexes dynamisches 3D-Kultursystem) wurde am 21. April online in Biomimetics veröffentlicht. Neben Gluck, Hoque und Fang gehörten Nasif Mahmood, Kiran M. Ali, Eelya Sefat, Yihan Huang, Emily Petersen und Shane Harrington zu den Co-Autoren. Die Studie wurde vom NC State Wilson College of Textiles, der Abteilung für Textiltechnik, -chemie und -wissenschaft sowie dem Wilson College of Textiles Research Opportunity Seed Fund Program finanziert.

Unter dem Leitthema „New Sensitivity“ steht textile Transformation im Mittelpunkt der Heimtextil Trends 24/25. Drei Ansätze zeigen Wege zu einer sensibleren Welt der Textilien auf: die pflanzenbasierte Herstellung von Textilien, die Unterstützung textiler Kreisläufe durch Technologie und die biotechnologische Verwendung natürlicher Inhaltsstoffe. Darüber hinaus kuratieren die Future Materials regenerative Materialien und Designs.
 
Nachdem im letzten Jahr bereits zirkuläre Lösungen im Fokus lagen, stellen die Heimtextil Trends 24/25 erneut transformative Textilinnovationen in den Mittelpunkt.
Unter dem Titel „New Sensitivity“ stehen neben ästhetischen Aspekten Innovationen und Veränderungen in der Zusammensetzung von Textilien im Mittelpunkt. „In diesem Zusammenhang bedeutet Sensibilität, dass bei Entscheidungen oder der Entwicklung eines Produkts Auswirkungen auf die Umwelt von Anfang an berücksichtigt werden. Zu verstehen, wie natürliche Ökosysteme funktionieren, und dem Gleichgewicht den Vorrang zu geben, ist der Schlüssel,“ so Anja Bisgaard Gaede von SPOTT trends & business.

Wie lässt sich die neue Sensibilität in der Lifestyle-Branche konkret umsetzen und was bedeutet eine sensible Herangehensweise für Design und Produkte? Auch der Einsatz von Artificial General Intelligence (AGI) hat das Potenzial, innovative Lösungen in der Textilindustrie zu bieten, birgt aber auch gesellschaftliche Herausforderungen. AGI erfordert eine sensible Herangehensweise, um Komplexität zu reduzieren, Kreativität zu fördern und bisher unentdeckte Lösungen in der Textilwelt und darüber hinaus zu finden.
     
„Mit den Heimtextil Trends 24/25: New Sensitivity ermutigen wir die Textilbranche, sich der Zukunft mit Bedacht und rücksichtsvoll zu nähern. Konkret sehen wir diesen Wandel in drei verschiedenen Strömungen für eine sensiblere Welt der Textilien: biotechnisch, pflanzenbasiert und technologisch,“ so Bisgaard Gaede weiter.

Plant-based: Textilien aus Pflanzen und pflanzlichen Nebenerzeugnissen
Die Fasern von Textilien auf Pflanzenbasis stammen von etwas Gewachsenem und werden nicht synthetisch hergestellt. Der nachhaltige Vorteil von Textilien auf pflanzlicher Basis ist, dass sie natürlichen Ursprungs sind und daher eher für die Rückführung in existierende Ökosysteme wiederverwendet werden können. Sie können in zwei Aspekte unterteilt werden. Der erste ist die Herstellung von Textilien aus Pflanzenkulturen. Neue widerstandsfähige Pflanzen wie Kaktus, Hanf, Abaka (Manilahanf), Seegras und Kautschuk bieten hier neue, nachhaltige Textillösungen. Aufgrund der mechanischen Extraktion können sie trotz Klimaveränderungen wachsen und benötigen bei der Entwicklung weniger Chemikalien. Die zweite Gruppe sind Textilien, die aus pflanzlichen Nebenprodukten hergestellt werden, d. h. aus Rohstoffen wie Bananen, Oliven, Kakis und Hanf, die bei der Produktion übrigbleiben.

Technological: Technologie und technische Lösungen, die Textilien verändern
Technologie kann die Umwandlung von Textilien durch verschiedene Methoden unterstützen: Upcycling und Recycling von Textilien, Textilkonstruktion und Textildesign. Aufgrund der jahrzehntelangen Produktion sind Textilien heute Materialien, die im Überfluss vorhanden sind. Die Entwicklung von Technologien zur Wiederverwertung von Textilabfällen und zum textilen Upcycling erhöht die zirkuläre Nutzung bereits hergestellter Textilien. Darüber hinaus sind auch alte Textilkonstruktionstechniken ein Weg zu nachhaltigen Lösungen. Durch die Verwendung von Stricktechniken für Möbelbezüge wird weniger Textilabfall produziert, demgegenüber können durch die Webtechnik mit wenigen farbigen Garnen optisch mehrere Farben erzeugt werden. Textile Design Thinking befasst sich mit kritischen Themen wie dem Energieverbrauch oder der Haltbarkeit von Naturfasern und verbessert diese durch technologische Weiterentwicklung.

Bio-engineered: entwickelt zur Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit
Bei bio-technisch hergestellten Textilien verschmelzen pflanzliche und technische Textilien. Bio-Engineering schlägt eine Brücke zwischen Natur und Technik und verändert die Art und Weise, wie Textilien hergestellt werden. Sie können in zwei Richtungen unterteilt werden: vollständig biotechnisch hergestellte und biologisch abbaubare Textilien. Bei vollständig biotechnologisch hergestellten Textilien werden von der Natur inspirierte Strategien angewandt. Anstatt die Pflanzen anzubauen und daraus Fasern zu extrahieren, werden Proteine und Kohlenhydrate aus Mais, Gras und Rohrzucker oder Bakterien eingesetzt. Die Textilien werden durch einen biomolekularen Prozess hergestellt, bei dem Filamente entstehen, die zu Garnen werden. Der nachhaltige Vorteil von biotechnologisch hergestellten Textilien besteht darin, dass sie einige der gleichen Funktionalitäten wie synthetisch hergestellte Textilien haben können. Da sie jedoch natürlichen Ursprungs sind, können sie biologisch abgebaut werden. „Biodegradable Fibres“ können herkömmlichen Textilien wie Polyester zugesetzt werden und verbessern deren Fähigkeit, sich zu in der Natur vorkommenden Materialien zurückzuverwandeln und sich somit in natürlichen Umgebungen wie Wasser oder Erdboden biologisch abzubauen. Die biologisch verbesserten Textilien werden zwar nicht vollständig, aber bis zu 93 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Textilien biologisch abgebaut.

Heimtextil Trends 24/25: Farben
Ein sensibler Ansatz bei den Färbemethoden kommt in einer dynamischen und gleichzeitig subtilen Farbpalette zum Ausdruck. Sie wird mit natürlichen, aus der Erde stammenden Pigmenten erzeugt, während traditionelle Färbeverfahren durch innovative Biotechnologie auf die nächste Stufe gebracht werden. In dem Bestreben, Farben zu erschaffen, die Emotionen hervorrufen und gleichzeitig Werte beim Umweltschutz respektieren, erzeugen Farbbakterien durch Pigmentwachstum Farbtöne von beeindruckendem Reichtum und großer Tiefe.
               
Zu dieser neuen Sensibilität gehört auch die Akzeptanz natürlicher Farbverläufe, da die Farben mit der Zeit verblassen oder sich in eine neue Farbrichtung verwandeln können. Die Farbtöne der Heimtextil Trends 24/25 wurden von natürlichen Farben inspiriert, die aus Avocadokernen, Algen, lebenden Bakterien, antiken Pigmenten wie Roh Sienna und biotechnisch hergestelltem Indigo und Cochenille stammen. Der hohe Schwarzanteil in den meisten Farben ermöglicht eine breite Anwendung und eine größere Vielfalt an Kombinationen. Die kräftigen, gesättigten Akzente beleben Sinne und Stimmung. Im Gegensatz dazu stehen die erdenden Neutraltöne in verschiedenen Grauabstufungen, Terra und sogar dunklem Violett, die für Ruhe und Gelassenheit sorgen.
     
Future Materials: regeneratives Design
Wie werden regenerative Textilien und Materialien definiert? Regeneratives Design hat sich dem Ziel verschrieben, ganzheitliche kreative Praktiken zu entwickeln, die die Ressourcen wiederherstellen oder erneuern, eine positive Auswirkung auf die Umwelt haben und das Gedeihen von Gemeinschaften fördern. Für die Heimtextil 2024 kuratiert die Design-Zukunftsberatung FranklinTill ein globales Schaufenster hochmoderner Textilien und Materialien, um die Prinzipien des regenerativen Designs zu veranschaulichen und bahnbrechende Designer*innen, Erzeuger*innen und Hersteller*innen zu würdigen, die an der Spitze des regenerativen Designs stehen.
Der Trend Space auf der Heimtextil in Frankfurt vom 9. bis 12. Januar 2023 präsentiert diese Lösungen auf inspirierende Weise. Zusätzlich bieten die Heimtextil Trends Besuchern in Form von Workshops, Vorträgen und weiteren interaktiven Formaten Orientierung und Einblicke in die Zukunft von Wohn- und Objekttextilien.

Da die Menschheit mit dem Klimawandel und dem steigenden Meeresspiegel zu kämpfen hat, ist unsere kollektive Vorstellungskraft wichtiger denn je. Vor diesem Hintergrund war bcomp von Arbeit der Studenten des Instituts auf dem Rosenberg in St. Gallen und SAGA Space Architects fasziniert. Sie haben entwickelten eine außergewöhnliche Lösung für die ökologischen Herausforderungen, mit denen wir konfrontiert sind: das schwimmende Lebensraumprojekt "Blue Nomad".

‘Blue Nomad" ist ein solarbetriebenes Heim, das für ein komfortables Leben auf dem Meer konzipiert wurde. Es symbolisiert eine Zukunft, in der wir die sich verändernde Umwelt der Erde erforschen und uns an sie anpassen müssen. Inspiriert von den ersten polynesischen Nomadensiedlungen und ausgestattet mit Solarpaneelen zur Selbstversorgung, fördert das Habitat die Vision des Lebens und Reisens auf dem Wasser.

bcomp begeistert besonders an dem Projekt, dass das in London und Monaco ausgestellte Modell die eigenen ampliTex™ Flachsfasern enthält. Das Institut auf dem Rosenberg und SAGA entwickeln derzeit einen Plan für den Bau eines tatsächlichen Prototyps des schwimmenden Hauses. Es könnte aus einem strukturell optimierten Gewebe aus Flachsfasern hergestellt werden und die Zukunft organischer und regenerativer Hochleistungsmaterialien aufzeigen, die herkömmliche synthetische und fossile Technologien ersetzen.

Blue Nomad" ist nicht nur ein solitärer Lebensraum, sondern ein Konzept für eine neue Art von Gemeinschaft. Als modulare Blöcke konzipiert, können diese Lebensräume größere Gemeinschaften und Meeresfarmen bilden, die es den Bewohnern ermöglichen, Ressourcen zu teilen, während sie von einer Meeresfarm zur nächsten ziehen. Es ist eine beeindruckende Vision einer Zukunft, in der die Grenzen zwischen Land und Wasser verschwimmen und Nachhaltigkeit und Gemeinschaftsbildung im Mittelpunkt der menschlichen Siedlungen stehen.

Doch diese Vision ist nicht nur eine theoretische. Geplant ist eine Jungfernfahrt des "Blue Nomad" quer durch Europa, die ausschließlich mit Solarenergie betrieben wird und die Nachhaltigkeit der Ozeane, die Klimatologie und das Nomadentum der Zukunft fördert.

Dieses Projekt erinnert daran, was wir erreichen können, wenn wir Bildung, innovatives Design und Nachhaltigkeit miteinander verbinden. Der "Blue Nomad" repräsentiert die Zukunft - eine Zukunft, in der nachhaltige Materialien eine entscheidende Rolle beim Schutz unseres Planeten spielen.

Das Projekt "Blue Nomad" wurde auf der Londoner Design-Biennale 2023 sowie der Monaco Energy Boat Challenge ausgestellt, wo es Besucher in seinen Bann zog und große Begeisterung in der Öffentlichkeit auslöste.