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ein berührungssensitives Haarband Hybrid Body Lab/Provided
19.05.2025

Pflanzen zum Anziehen: LivingLoom webt Samen in Textilien

Die Beziehung des Menschen zu Pflanzen ist weitgehend zweckorientiert und dient unseren Bedürfnissen. In der Regel essen wir sie oder stellen Dinge aus ihnen her.
 
Forscher des College of Human Ecology (CHE) haben einen Design- und Herstellungsansatz entwickelt, der diese Lebewesen zu Begleitern des Menschen macht. Die Samen werden in Hydrogelmaterial eingewebt, das unter anderem für Haarbänder, Armbänder, Hüte und Sandalen verwendet wird. Die Samen wachsen bei richtiger Pflege zu Sprossen heran.

Die Beziehung des Menschen zu Pflanzen ist weitgehend zweckorientiert und dient unseren Bedürfnissen. In der Regel essen wir sie oder stellen Dinge aus ihnen her.
 
Forscher des College of Human Ecology (CHE) haben einen Design- und Herstellungsansatz entwickelt, der diese Lebewesen zu Begleitern des Menschen macht. Die Samen werden in Hydrogelmaterial eingewebt, das unter anderem für Haarbänder, Armbänder, Hüte und Sandalen verwendet wird. Die Samen wachsen bei richtiger Pflege zu Sprossen heran.

„Während des größten Teils der Menschheitsgeschichte haben wir Seite an Seite mit Pflanzen gelebt, sie wurden von den Menschen genutzt, um sie als Nahrung zu verwenden oder zu Garnen für Stoffe zu spinnen“, sagt Cindy Hsin-Liu Kao, außerordentliche Professorin für Human Centered Design (CHE). „Wir sind wirklich daran interessiert, darüber nachzudenken, was es bedeuten könnte, wenn wir eine wechselseitige, kollaborative Beziehung zu Pflanzen aufbauen könnten. Könnte uns dies dabei helfen, unsere Beziehungen zur Umwelt neu zu gestalten und eine nachhaltigere Zukunft anzustreben?"

Ein berührungssensitives Haarband gehört zu den potenziellen Anwendungen von LivingLoom, einem Designforschungs- und Herstellungskonzept, das lebende Pflanzen in Textilien integriert. Weitere Anwendungen sind ein schützender Hut, ein Gartenkissen, eine gewebte Tasche aus Rattan und Sandalen, die zu Aktivitäten im Freien anregen.

Jingwen Zhu, Doktorand im Bereich Human Behavior Design, ist der Hauptautorin von “LivingLoom: Investigating Human-Plant Symbiosis Through Integrating Living Plants Into (E-)Textiles", das am 25. April veröffentlicht und von Zhu auf der Association for Computing Machinery Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '25) vom 26. April bis 1. Mai in Yokohama, Japan, vorgestellt wurde. Die Arbeit wurde auf der Konferenz mit dem Best Paper Award ausgezeichnet, eine Auszeichnung, die den besten 1 % der eingereichten Arbeiten vorbehalten ist.

LivingLoom ist eine Erweiterung eines Prototyping-Ansatzes namens Eco-Threads, der im Hybrid Body Lab von Kao entwickelt wurde. EcoThreads umfasst zwei Herstellungsmethoden - Nassspinnen und Fadenbeschichtung - zur Herstellung funktionaler Garne aus Biomaterialien.

Beim Nassspinnen werden Polymere in ein Koagulationsbad extrudiert, wo sich das Polymer zu Fasern verfestigt. Der entscheidende Unterschied bei LivingLoom: Chia-Samen werden in die Spinnlösung, ein Hydrogel, eingearbeitet, so dass das entstehende Garn Samen enthält, die bei richtiger Pflege wachsen können.

Die Garne, in die das Saatgut eingebettet ist, werden dann mit einem digitalen Jacquard-Webstuhl zu Textilien verwoben, die neuartige Textilstrukturen bilden, die Wasser speichern und die Wurzeln unterstützen. Durch diesen Prozess werden die Samen mit Nährstoffen, Wachstumsraum und Wasser ausgestattet und wachsen dann in pflanzenintegrierten Textilien.

Kao und ihre Gruppe führten eine tagebuchbasierte Nutzerstudie durch, um herauszufinden, wie Menschen pflanzliche Textilien im Alltag tragen und pflegen würden. Die Forscher rekrutierten 10 Teilnehmer, die drei Tage lang ein LivingLoom-Armband trugen und ihre Beobachtungen aufzeichneten. Das Experiment wurde im Spätsommer durchgeführt, so dass die Teilnehmer während der Teilnahme kurze Ärmel tragen konnten.

Die Teilnehmer wurden gebeten, das Armband drei Tage lang täglich zwei bis acht Stunden zu tragen. Danach gaben sie die Armbänder zurück und wurden vom Forschungsteam befragt. Wenn der Benutzer das Gerät abnahm, legte er es in einen Behälter, um die wachsenden Pflanzen zu schützen.

Laut Zhu sagten mehrere der Teilnehmer, dass sie bereits Erfahrung mit der Pflege von Zimmerpflanzen hätten, aber „das war das erste Mal, dass es sich um ein Wearable handelte, so dass die Nähe sehr eng war und tatsächlich eine sehr intime Beziehung zu der Pflanze entstand“. Andere beschrieben die Symbiose zwischen ihnen und der Pflanze: Wenn die Pflanze zum Beispiel Wasser brauchte, durften auch sie etwas trinken.

Die Teilnehmer würden auch am Morgen nach einer guten Nachtruhe Parallelen feststellen. „Sie setzten die Pflanzen nachts wieder in den Container“, sagte Zhu, "und am Morgen stellten sie fest, dass die Pflanzen größer geworden waren. Das war so ähnlich, wie wenn sie sich durch ausreichend Ruhe wieder aufladen würden.“

Kao sagte, dass Zimmerpflanzen während der Pandemie immer beliebter wurden, da die Menschen mehr Zeit zu Hause verbrachten, aber die Nähe zwischen dem Träger und dem LivingLoom macht die Beziehung noch enger. „Man hat diese lebenden Pflanzen, diese lebenden Dinge, direkt auf der Hautoberfläche und ich denke, dass wir diese Erfahrung nur selten machen“, sagte sie.

Die Beziehung wurde für einige Teilnehmer emotional, meinte Zhu.

„Eine Teilnehmerin sagte, dass sie sich verbunden fühlte, als sie aufwachte und sah, dass die Sprossen wirklich gut wuchsen“, sagte sie. "Und eine Teilnehmerin bemerkte, dass sie sehr traurig gewesen sei, als eine der Sprossen abfiel, weil sie so nah an ihrem Körper war und sie sich dadurch sehr verbunden fühlte.

Zu den anderen potenziellen Einsatzmöglichkeiten der LivingLoom sagte Zhu: „Viele Leute waren der Meinung, dass der Hut und das Haarband sehr sinnvoll seien, da es sich um einen Bereich handelt, in dem die Menschen von Natur aus dekorative Accessoires tragen, die sie bei ihrer Tätigkeit nicht wirklich stören, und der von Natur aus dem Sonnenlicht ausgesetzt ist.“

Kao sagte, dass die LivingLoom auch in der digitalen Landwirtschaft und Lebensmittelwissenschaft Anwendung finden könnte. „Zusätzlich zum Saatgut können wir digitale Spuren und in das Garn eingebettete Sensoren einflechten, die zum Beispiel für die automatische Überwachung des Bodenzustands verwendet werden könnten“, sagte sie. „Es gibt ein großes Potenzial an Anwendungsfällen - nicht nur im Bereich der Wearables, sondern auch für unsere Umwelt.“

Weitere Co-Autoren sind Samantha Chang und Ruth Zhao, eine Studentin an der University of Pennsylvania.

Dieses Projekt wurde von der National Science Foundation, dem Cornell Atkinson Center for Sustainability Academic Venture Fund und dem College of Human Ecology Faculty Sustainability Research Grant unterstützt.

Quelle:

Tom Fleischman, Cornell Chronicle

Foto Ahtziri Lagarde auf Unsplash
05.05.2025

Jugendliche, die länger schlafen, schneiden bei kognitiven Tests besser ab

Jugendliche, die länger - und früher - schlafen als ihre Altersgenossen, haben tendenziell eine bessere Gehirnfunktion und schneiden bei kognitiven Tests besser ab, wie Forscher aus dem Vereinigten Königreich und China herausgefunden haben.

Die Studie mit Jugendlichen in den USA zeigte aber auch, dass selbst diejenigen mit besseren Schlafgewohnheiten nicht die für ihre Altersgruppe empfohlene Schlafdauer erreichten.

Der Schlaf spielt eine wichtige Rolle für das Funktionieren unseres Körpers. Man geht davon aus, dass während des Schlafs Giftstoffe, die sich in unserem Gehirn angesammelt haben, abgebaut und die Gehirnverbindungen gefestigt und gestutzt werden, wodurch Gedächtnis, Lernfähigkeit und Problemlösungsfähigkeit verbessert werden. Außerdem stärkt Schlaf nachweislich unser Immunsystem und verbessert unsere geistige Gesundheit.

Jugendliche, die länger - und früher - schlafen als ihre Altersgenossen, haben tendenziell eine bessere Gehirnfunktion und schneiden bei kognitiven Tests besser ab, wie Forscher aus dem Vereinigten Königreich und China herausgefunden haben.

Die Studie mit Jugendlichen in den USA zeigte aber auch, dass selbst diejenigen mit besseren Schlafgewohnheiten nicht die für ihre Altersgruppe empfohlene Schlafdauer erreichten.

Der Schlaf spielt eine wichtige Rolle für das Funktionieren unseres Körpers. Man geht davon aus, dass während des Schlafs Giftstoffe, die sich in unserem Gehirn angesammelt haben, abgebaut und die Gehirnverbindungen gefestigt und gestutzt werden, wodurch Gedächtnis, Lernfähigkeit und Problemlösungsfähigkeit verbessert werden. Außerdem stärkt Schlaf nachweislich unser Immunsystem und verbessert unsere geistige Gesundheit.

In der Pubertät ändert sich unser Schlafverhalten. Wir neigen dazu, später ins Bett zu gehen und weniger zu schlafen, was sich auf unsere innere Uhr auswirkt. All dies fällt mit einer Phase zusammen, in der sich unsere Gehirnfunktion und unsere kognitive Entwicklung stark entwickeln. Die American Academy of Sleep Medicine gibt an, dass die ideale Schlafdauer in dieser Zeit zwischen acht und 10 Stunden liegt.

Professor Barbara Sahakian von der Abteilung für Psychiatrie an der Universität Cambridge sagte: "Während wir jedoch viel über den Schlaf im Erwachsenenalter und im späteren Leben wissen, wissen wir erstaunlich wenig über den Schlaf im Jugendalter, obwohl dies eine entscheidende Zeit in unserer Entwicklung ist. Wie lange schlafen junge Menschen zum Beispiel, und welche Auswirkungen hat dies auf ihre Gehirnfunktion und kognitive Leistung?

Studien, die sich mit der Frage beschäftigen, wie viel Schlaf Jugendliche bekommen, beruhen in der Regel auf Selbstauskünften, die ungenau sein können. Um dies zu umgehen, hat ein Team unter der Leitung von Forschern der Fudan-Universität in Shanghai und der Universität Cambridge Daten aus der Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD)-Studie herangezogen, der größten Langzeitstudie zur Gehirnentwicklung und Gesundheit von Kindern in den Vereinigten Staaten.

Im Rahmen der ABCD-Studie wurden mehr als 3.200 Jugendliche im Alter von 11-12 Jahren mit FitBits ausgestattet, die es den Forschern ermöglichten, objektive Daten über ihr Schlafverhalten zu erheben und sie mit Gehirnscans und Ergebnissen kognitiver Tests zu vergleichen. Das Team überprüfte seine Ergebnisse an zwei weiteren Gruppen von 13- bis 14-Jährigen mit insgesamt etwa 1 190 Teilnehmern. Die Ergebnisse sind in Cell Reports veröffentlicht.

Das Team stellte fest, dass die Jugendlichen grob in drei Gruppen eingeteilt werden können:

  • Gruppe Eins, die etwa 39 % der Teilnehmer ausmachte, schlief durchschnittlich 7 Stunden und 10 Minuten. Sie gingen in der Regel am spätesten ins Bett, schliefen am frühesten ein und wachten am frühesten auf.
  • Gruppe Zwei, die 24 % der Teilnehmer ausmachte, schlief durchschnittlich 7 Stunden und 21 Minuten. Sie wiesen durchschnittliche Werte für alle Schlafmerkmale auf.
  • Gruppe Drei, die 37 % der Teilnehmer ausmachte, schlief durchschnittlich 7 Stunden und 25 Minuten. Sie gingen tendenziell am frühesten ins Bett, schliefen am schnellsten ein und hatten eine niedrigere Herzfrequenz während des Schlafs.

Obwohl die Forscher keine signifikanten Unterschiede in den schulischen Leistungen zwischen den Gruppen feststellten, schnitt die Gruppe Drei bei kognitiven Tests zu Aspekten wie Wortschatz, Lesen, Problemlösung und Konzentration besser ab als die Gruppe Zwei, die wiederum besser abschnitt als die Gruppe Eins.

Gruppe Drei hatte auch das größte Hirnvolumen und die besten Hirnfunktionen, während Gruppe Eins das kleinste Volumen und die schlechtesten Hirnfunktionen aufwies.

Professor Sahakian sagte: "Obwohl die Unterschiede in der Schlafdauer der einzelnen Gruppen relativ gering waren, nämlich nur etwas mehr als eine Viertelstunde zwischen den besten und den schlechtesten Schläfern, konnten wir dennoch Unterschiede in der Gehirnstruktur und -aktivität sowie in der Leistung bei den Aufgaben feststellen. Das zeigt uns, wie wichtig es ist, in dieser wichtigen Phase des Lebens gut zu schlafen.“

Hauptautor Dr. Qing Ma von der Fudan-Universität sagte: "Unsere Studie kann zwar nicht schlüssig beantworten, ob junge Menschen eine bessere Gehirnfunktion haben und bei Tests besser abschneiden, weil sie besser schlafen, aber es gibt eine Reihe von Studien, die diesen Gedanken unterstützen würden. So hat die Forschung beispielsweise gezeigt, dass sich Schlaf positiv auf das Gedächtnis auswirkt, insbesondere auf die Gedächtniskonsolidierung, die für das Lernen wichtig ist."

Die Forscher untersuchten auch die Herzfrequenzen der Teilnehmer und stellten fest, dass Gruppe Drei die niedrigsten Herzfrequenzen in allen Schlafzuständen aufwies und Gruppe eins die höchsten. Niedrigere Herzfrequenzen sind in der Regel ein Zeichen für eine bessere Gesundheit, während höhere Frequenzen oft mit schlechter Schlafqualität wie unruhigem Schlaf, häufigem Aufwachen und übermäßiger Tagesmüdigkeit einhergehen.

Da es sich bei der ABCD-Studie um eine Längsschnittstudie handelt, d. h. um eine Studie, die die Teilnehmer über einen längeren Zeitraum hinweg verfolgt, konnte das Team zeigen, dass die Unterschiede im Schlafverhalten, in der Gehirnstruktur und -funktion sowie in der kognitiven Leistungsfähigkeit in der Regel zwei Jahre vor und zwei Jahre nach der untersuchten Momentaufnahme vorhanden waren.

Der Hauptautor Dr. Wei Cheng von der Fudan-Universität fügte hinzu: "Angesichts der Bedeutung des Schlafs müssen wir nun untersuchen, warum manche Kinder später ins Bett gehen und weniger schlafen als andere. Liegt es zum Beispiel daran, dass sie Videospiele oder Smartphones spielen, oder ist es einfach so, dass ihre Körperuhren ihnen erst später sagen, dass es Zeit zum Schlafen ist?"

Die Forschung wurde durch das National Key R&D Program of China, die National Natural Science Foundation of China, die National Postdoctoral Foundation of China und das Shanghai Postdoctoral Excellence Program unterstützt. Die ABCD-Studie wird von den National Institutes of Health unterstützt.

Weitere Informationen:
Jugendliche Schlaf kognitive Fähigkeiten
Quelle:

University of Cambridge

Foto kin-shing-lai, Unsplash
27.04.2025

Individualisiertes Hotelzimmer für erhöhte Kundenbindung

Hotelgäste, die ihr Zimmer individuell gestalten können, indem sie die Einrichtung, das Angebot der Snackbar und die Festigkeit ihrer Kissen auswählen, werden mit größerer Wahrscheinlichkeit zu treuen Kunden des Hotels und empfehlen es weiter.
 
Eine neue Studie, die im Cornell Hospitality Quarterly veröffentlicht wurde, kommt zu dem Ergebnis, dass Gäste, die ein gewisses Gefühl des Eigentums an ihrem Hotelzimmer entwickeln, eine stärkere Bindung an die Marke zeigen, nachdem sie ausgecheckt haben. Die Förderung des „psychologischen Eigentums“ an Hotelzimmern bietet eine neue, kosteneffiziente Strategie zur Stärkung der Kundenbindung, sagte Studienkoautorin Suzanne Shu, Dekanin der Fakultät und Forschung am SC Johnson College of Business der Cornell University und John S. Dyson Professor of Marketing an der Charles H. Dyson School of Applied Economics and Management.
 

Hotelgäste, die ihr Zimmer individuell gestalten können, indem sie die Einrichtung, das Angebot der Snackbar und die Festigkeit ihrer Kissen auswählen, werden mit größerer Wahrscheinlichkeit zu treuen Kunden des Hotels und empfehlen es weiter.
 
Eine neue Studie, die im Cornell Hospitality Quarterly veröffentlicht wurde, kommt zu dem Ergebnis, dass Gäste, die ein gewisses Gefühl des Eigentums an ihrem Hotelzimmer entwickeln, eine stärkere Bindung an die Marke zeigen, nachdem sie ausgecheckt haben. Die Förderung des „psychologischen Eigentums“ an Hotelzimmern bietet eine neue, kosteneffiziente Strategie zur Stärkung der Kundenbindung, sagte Studienkoautorin Suzanne Shu, Dekanin der Fakultät und Forschung am SC Johnson College of Business der Cornell University und John S. Dyson Professor of Marketing an der Charles H. Dyson School of Applied Economics and Management.
 
„Diese sehr kleinen Veränderungen, wie z. B. die Möglichkeit, das Zimmer beim Einchecken selbst auszuwählen oder die Aufforderung, die Möbel umzustellen, können große Auswirkungen auf das Gefühl des Besitzes und die Loyalität der Gäste gegenüber dem Hotel haben“, so Shu.

Das Papier „Increasing Hotel Loyalty through Psychological Ownership“ (Erhöhung der Hoteltreue durch psychologisches Eigentum) stützt sich auf vier separate Studien, die die greifbaren Vorteile einer Erhöhung des psychologischen Eigentums der Gäste an ihren Zimmern aufzeigen. Die Studie definierte psychologisches Eigentum als einen Wahrnehmungszustand, der „am besten als das territoriale Gefühl beschrieben wird, dass etwas ‚meins‘ ist“.

Die Auswirkungen des psychologischen Besitzes von Hotelzimmern
Das Konzept des psychologischen Eigentums wurde bereits zur Untersuchung des Mitarbeiterverhaltens in Unternehmen verwendet, doch Shu und eine der Co-Autorinnen des Artikels, Joann Peck, Professorin für Marketing an der University of Wisconsin-Madison, waren die ersten Forscher, die es in einer 2009 veröffentlichten Arbeit auf den Bereich des Marketings anwendeten.

Shu verglich das Konzept mit dem Verkaufsprozess eines Verbrauchers, der ein Auto Probe fährt und beginnt, sich mit ihm verbunden zu fühlen, noch bevor er ein Angebot dafür macht. „Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass sich dies auf die Entscheidung auswirkt, wie viel man bereit ist, dafür zu zahlen, weil man es wirklich als sein Eigentum betrachtet und es viel mehr wertschätzt“, sagte sie.     
Nachdem sie die Auswirkungen des Konzepts auf öffentliche Räume wie Parks untersucht hatte, wollte Shu herausfinden, ob psychologisches Eigentum auch für Räume gilt, die den Verbrauchern nicht gehören, wie etwa ein Hotelzimmer. Sie und ihre Mitautoren erstellten vier Experimente, in denen sie testeten, ob sich drei Strategien, die psychologisches Eigentum fördern, auf das Erlebnis des Hotelgastes auswirken würden: den Raum zu kontrollieren, sich in ihn zu investieren und ihn genau zu kennen.

Das erste Experiment führten sie im Campus-Hotel der University of Wisconsin-Madison durch, wo sie potenzielle Gäste aufforderten, ihr Hotelzimmer auf einer Karte auszuwählen, wobei sie sich für einen Grundriss und ein Stockwerk entscheiden konnten.

„Das Verfahren hat den Check-in-Prozess nicht reibungsloser, kürzer oder bequemer gemacht, aber es hat ihre Bereitschaft erhöht, dem Hotel treu zu bleiben, wiederzukommen und das Hotel weiterzuempfehlen“, so Rin Yoon, Mitautorin der Studie und Doktorandin im Bereich Marketing an der Samuel Curtis Johnson Graduate School of Management, die im nächsten Herbst an der University of Iowa unterrichten wird.

In einem weiteren Experiment analysierte die Studie eine Reihe von 14.689 Bewertungen eines Hotels auf Hawaii auf TripAdvisor. Die Auswertung ergab, dass Gäste, die sich für ihr Hotelzimmer verantwortlich fühlten, längere Bewertungen verfassten und auf der App einen höheren Zufriedenheitsgrad angaben.
 
Die Studie ergab, dass Gäste, die Bewertungen mit den Possessivpronomen „mein“ oder „unser“ schrieben, mit größerer Wahrscheinlichkeit ein gewisses psychologisches Eigentumsgefühl für ihr Zimmer entwickelt hatten. „Das war ein Zeichen dafür, dass sie sich zugehörig fühlten“, sagte Shu. "Die Leute werden nicht ‚mein Zimmer‘ oder ‚unser Zimmer‘ sagen, wenn sie nicht das Gefühl hatten, dass es ihnen gehörte, während sie dort waren.

In den letzten beiden Experimenten wurden hypothetische Online- Check-ins erstellt, bei denen geprüft wurde, ob ein Kunde, der sein
Zimmer selbst gestaltet oder die Daten des Hotels auf der Grundlage früherer Präferenzen nutzt, die Markentreue besser fördern kann. Die Studie ergab, dass Gäste, die ihr Zimmer selbst gestalteten, eine größere Loyalität zu ihrem Hotel zeigten.

Anwendung der Studienergebnisse
Hotelketten haben bereits damit begonnen, einige der in der Studie ermittelten Strategien anzuwenden, darunter die Möglichkeit für Gäste, ihr Zimmer beim Check-in zu personalisieren. Dieser Prozess zwingt die Gäste dazu, „Zeit und Mühe aufzubringen und sich in ihr Zimmer zu investieren“, was die Loyalität fördern kann, so Yoon.

Eine weitere Strategie, die Hotels anwenden könnten, um psychologisches Eigentum zu fördern, besteht darin, den Gästen die Möglichkeit zu geben, einige der Möbel in ihren Zimmern umzustellen. Genau das hat Shu bei einem kürzlichen Hotelaufenthalt während einer Geschäftsreise getan.

„Eines der ersten Dinge, die ich tat, um mich zum Arbeiten einzurichten, war, den Tisch etwas näher an das Fenster zu rücken und die Tür zu öffnen, damit ich mehr Sonnenlicht von draußen abbekomme“, sagte sie. "Wenn man einem Gast die Möglichkeit gibt, seine Umgebung ein wenig mehr mitzugestalten, fühlt er sich am Ende mehr verantwortlich dafür, weil es wie zu Hause ist - er kann seinen Raum individuell gestalten.

Quelle:

Sherrie Negrea, Cornell Chronicle
Übersetzung Textination

Deakin-Forscher verbessern Seidenraupenseide durch ganzheitlichen Ansatz © Freyla Ferguson / Deakin University
17.04.2025

Deakin-Forscher verbessern Seidenraupenseide durch ganzheitlichen Ansatz

Dr. Ben Allardyce und Doktorand Martin Zaki vom Deakin Institute for Frontier Materials (IFM) haben eine Weltneuheit in der Materialforschung der nächsten Generation vorgelegt.

Seidenraupenseide ist eine Faser auf Proteinbasis, deren mechanische Eigenschaften mit denen von aus Erdöl gewonnenen synthetischen Fasern konkurrieren, die aber mit einem Bruchteil der Energie gesponnen werden. Trotz jahrzehntelanger Forschung bleiben Aspekte des natürlichen Seidenspinnens ein Rätsel.

Dr. Ben Allardyce und Doktorand Martin Zaki vom Deakin Institute for Frontier Materials (IFM) haben eine Weltneuheit in der Materialforschung der nächsten Generation vorgelegt.

Seidenraupenseide ist eine Faser auf Proteinbasis, deren mechanische Eigenschaften mit denen von aus Erdöl gewonnenen synthetischen Fasern konkurrieren, die aber mit einem Bruchteil der Energie gesponnen werden. Trotz jahrzehntelanger Forschung bleiben Aspekte des natürlichen Seidenspinnens ein Rätsel.

Die Entdeckung des IFM bringt die Forscher einen Schritt näher an die Lösung dieses Rätsels heran, indem eine neue Klasse von Seide nass gesponnen wird, die Fasern erzeugt, die die natürliche Seide übertreffen.
 
Durchbruch bei Werkstoffen
Bei dieser von Dr. Allardyce und Herrn Zaki geleiteten Forschungsarbeit, an der auch Professor Chris Holland von der Universität Sheffield beteiligt war, wurde die Degummierung - ein in der Industrie übliches Verfahren - umgangen und mit der Auflösung ganzer Seidenfasern experimentiert.

Mit dieser neuen Technik konnte das Team eine spinnbare Lösung herstellen, die die von der Seidenraupe produzierte Seide besser imitiert. Diese Lösung wurde in der hochmodernen Pilotfaser- und Textilanlage des IFM nass gesponnen, um Fasern herzustellen, die der natürlichen Seide näher kommen.

Laut Joe Razal, dem stellvertretenden Direktor des IFM, ist die Entdeckung des Teams eine Weltneuheit und zeigt, wie IFM-Forscher neue nachhaltige Materialien entwickeln, die in der Praxis Anwendung finden und Auswirkungen haben.

„Ben und Martin haben die Norm herausgefordert, indem sie Seidenfasern in einer Laborumgebung hergestellt haben“, sagte Professor Razal.

Sie haben einen Cocktail aus gelösten, nicht getrennten Seidenbestandteilen nass gesponnen, der die in der Natur vorkommenden Eigenschaften nachahmt.

Das Team fand einen Weg, die von der Seidenraupe produzierten Fasern nachzubilden und deren Potenzial zu erschließen, dass sie ebenso biologisch abbaubar, robust und energieeffizient sind. Wenn sie unter identischen Bedingungen gesponnen werden, sind die Fasern aus nicht degummierten Lösungen achtmal stärker und 218-mal zäher als degummierte Seidenrohstoffe.

Nicht degummierte versus degummierte Seide
„Traditionell verwendet die Industrie das Degummieren, um den Seidenraupenkokon zu entwirren und die Fasern herzustellen. Es wird auch häufig von Forschern verwendet, um die Seide wieder in eine Lösung zu spinnen, die dann zu neuen Formen verfestigt werden kann“, sagte Professor Holland.

Das Entfernen einer Schlüsselkomponente des natürlichen Materials, der Sericin-Gummibeschichtung, geht jedoch oft mit einer kollateralen Schädigung der Seidenproteine einher und wird daher oft als notwendiges Übel betrachtet.

Herr Zaki erklärt, dass das Team bessere Materialien herstellen und gleichzeitig verstehen wollte, wie das geht:
Wir gingen einen Schritt zurück und fragten uns: Warum hat das noch niemand versucht? Liegt es daran, dass es zu schwierig ist, oder daran, dass jeder Seide entgummiert und niemand etwas anderes in Betracht gezogen hat?

In der Industrie entfällt der größte Teil der Wasserverschwendung, des Arbeitsaufwands und des Energieverbrauchs auf den Entbastungsprozess. Indem wir diesen Schritt umgehen, erhöhen wir das Potenzial einer nachhaltigeren Technologie.

„Unentschleimte Kokons sind normalerweise unlöslich“, fügt Dr. Allardyce hinzu. Unser innovatives Verfahren kombiniert einen Mahlschritt, gefolgt von einem übersättigten Lösungsmittel, das die Auflösung ermöglicht.

Noch nie hat jemand versucht, nicht degummierte Seide künstlich zu spinnen. Und niemand hat bisher erfolgreich nicht entschleimte Kokons aufgelöst und auf diese Weise neu gesponnen.
 
Zukünftige Anwendungen
Entschleimte Seide wird für die Reparatur von Nerven, die Beschichtung von Lebensmitteln zur Verlängerung der Haltbarkeit und für biologisch abbaubare Batterien verwendet.

Mit dieser bahnbrechenden Forschung wird ein neuer Weg beschritten, um eine Faser mit ähnlichen Strukturen wie die der ursprünglichen Seide zu erzeugen.

Dr. Allardyce zufolge handelt es sich um eine Innovation, die auch für andere Fasern der nächsten Generation gelten könnte.
Wenn das Wissen auf andere Biopolymere - andere Proteine, Zellulosefasern - angewandt werden könnte, könnten wir möglicherweise neue Fasern herstellen, die einen Bruchteil des Energieaufwands von synthetischen Fasern haben, aber genauso gut funktionieren und den Vorteil der biologischen Abbaubarkeit beibehalten.

Quelle:

Deakin’s Institute for Frontier Materials’ (IFM)

Foto: Rice University
08.04.2025

Revolution der Haptik

Von der virtuellen Realität über die Rehabilitation bis hin zur Kommunikation hat die haptische Technologie die Art und Weise revolutioniert, wie Menschen mit der digitalen Welt interagieren. Während sich frühe haptische Geräte auf einzelne Sinnesreize wie vibrationsbasierte Benachrichtigungen konzentrierten, haben moderne Weiterentwicklungen den Weg für multisensorische haptische Geräte geebnet, die verschiedene Formen des berührungsbasierten Feedbacks integrieren, darunter Vibration, Hautdehnung, Druck und Temperatur.
 

Von der virtuellen Realität über die Rehabilitation bis hin zur Kommunikation hat die haptische Technologie die Art und Weise revolutioniert, wie Menschen mit der digitalen Welt interagieren. Während sich frühe haptische Geräte auf einzelne Sinnesreize wie vibrationsbasierte Benachrichtigungen konzentrierten, haben moderne Weiterentwicklungen den Weg für multisensorische haptische Geräte geebnet, die verschiedene Formen des berührungsbasierten Feedbacks integrieren, darunter Vibration, Hautdehnung, Druck und Temperatur.
 
Kürzlich veröffentlichte ein Expertenteam, zu dem Marcia O'Malley und Daniel Preston von der Rice University, der Doktorand Joshua Fleck, die Absolventen Zane Zook und Janelle Clark sowie weitere Mitarbeiter gehörten, in Nature Reviews Bioengineering einen ausführlichen Forschungsbericht, in dem der aktuelle Stand der tragbaren multisensorischen haptischen Technologie analysiert und ihre Herausforderungen, Fortschritte und realen Anwendungen beschrieben wurden.

Haptische Geräte, die Kommunikation durch Berührung ermöglichen, haben sich seit ihrer Einführung in den 1960er Jahren erheblich weiterentwickelt. Ursprünglich beruhten sie auf starren, geerdeten Mechanismen, die als Benutzerschnittstellen fungierten und kraftbasierte Rückmeldungen aus virtuellen Umgebungen erzeugten. Mit Fortschritten in der Sensor- und Antriebstechnologie sind haptische Geräte jedoch zunehmend tragbar geworden. Die heutigen Innovationen konzentrieren sich auf das Hautfeedback - die Stimulierung der Hautrezeptoren, um realistische Berührungsempfindungen zu erzeugen - und nicht auf das kinästhetische Feedback, das die auf den Bewegungsapparat ausgeübte Kraft nachahmt.
 
„Haptische Geräte, die am Körper getragen werden können, sind heute in Verbraucherprodukte wie Smartwatches und Spielzubehör integriert und erfüllen komplexere Aufgaben im Gesundheitswesen, in der Robotik und in immersiven Medien“, sagte O'Malley, Inhaberin der Thomas Michael Panos Family Professur in Ingenieurwissenschaften und Professorin und Lehrstuhlinhaberin für Maschinenbau. „Der neue Trend zum multisensorischen haptischen Feedback, d. h. zur gleichzeitigen Bereitstellung von mehr als einer Art von Berührungsreizen, verbessert das Benutzererlebnis, stellt jedoch neue technische und wahrnehmungsbezogene Herausforderungen dar. Mit der weiteren Entwicklung dieser Technologie werden wir sehen, wie sie sich zu einer reichhaltigeren, multisensorischen Erfahrung entwickelt - eine, die die Lücke zwischen digitaler Interaktion und menschlicher Berührung schließt.

Die Entwicklung effektiver, tragbarer, multisensorischer haptischer Geräte erfordert ein tiefes Verständnis der menschlichen Berührungswahrnehmung, und das Forschungsteam hat mehrere zentrale Herausforderungen auf diesem Gebiet identifiziert. Eine der größten Hürden ist die Variabilität der Hautkontaktmechanik, da Unterschiede in der Hautelastizität, der Rezeptorverteilung und externen Faktoren wie Feuchtigkeit die Wahrnehmung haptischer Reize verändern können. Ein weiteres Problem ist die taktile Maskierung, bei der mehrere haptische Empfindungen wie Vibration und Hautdehnung einander überlagern können, was die Wahrnehmungsschärfe verringert.
„Die Haut eines jeden Menschen reagiert anders auf Reize, weil sie unterschiedlich elastisch, feucht und sogar behaart ist“, sagt Preston, Assistenzprofessor für Maschinenbau. „Diese Variabilität macht die Entwicklung universell wirksamer Geräte unglaublich komplex.

Darüber hinaus spielen Tragekomfort und Bequemlichkeit bei jedem Produkt eine wichtige Rolle. Haptische Geräte müssen so konzipiert sein, dass sie sich an verschiedene Körperstellen anpassen, ohne Unbehagen zu verursachen, die Bewegung einzuschränken oder die täglichen Aktivitäten zu stören. Faktoren wie Gewicht, Größe und Befestigungsmethoden spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der langfristigen Nutzbarkeit.

„Echtes Eintauchen in die haptische Technologie hängt nicht nur davon ab, was die Benutzer fühlen, sondern auch davon, wie natürlich und bequem sie es erleben“, so Preston.

Zusätzlich zu den Herausforderungen haben die Autoren mehrere neue Betätigungsmethoden identifiziert, die die tragbare haptische Technologie neu definieren könnten.

Die elektromechanische Übertragung, die üblicherweise in Vibrations-Feedback-Systemen verwendet wird, ist aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Erschwinglichkeit nach wie vor die am häufigsten verwendete Methode. Allerdings ist es oft schwierig, eine Vielzahl von haptischen Hinweisen zu geben. Die polymere Aktivierung, die sich auf intelligente Polymere stützt, die ihre Form oder Beschaffenheit ändern, wenn sie Reizen ausgesetzt werden, bietet eine leichte und flexible Alternative für die Bereitstellung haptischer Rückmeldungen. Die Fluidik, bei der unter Druck stehende Luft oder Flüssigkeiten zur Erzeugung dynamischer taktiler Empfindungen eingesetzt werden, gewinnt in der Soft-Robotik und bei textilbasierten haptischen Wearables zunehmend an Bedeutung und bietet neue Möglichkeiten für Komfort und Anpassungsfähigkeit. Darüber hinaus entwickelt sich die thermische Betätigung zu einer Möglichkeit, das Eintauchen in virtuelle Umgebungen zu verbessern oder reale Interaktionen durch Wärme- oder Kälteempfindungen zu simulieren.
     
„Wir gehen davon aus, dass diese Technologien den Anwendungsbereich des haptischen Feedbacks erheblich erweitern werden, insbesondere in Bereichen wie der medizinischen Rehabilitation, der Entwicklung von Prothesen und der Mensch-Maschine-Interaktion“, so O'Malley. „Obwohl sie vielversprechend sind, müssen sie weiter verfeinert werden, um Reaktionszeit, Haltbarkeit und Energieeffizienz zu verbessern.

Der Bericht gibt ebenfalls einen Einblick in die Möglichkeiten, die die tragbare haptische Technologie für die Interaktion des Menschen mit digitalen und physischen Umgebungen eröffnen wird. In der virtuellen und erweiterten Realität verbessert die multisensorische Haptik das Eintauchen in die Materie, indem sie es den Nutzern ermöglicht, digitale Objekte zu ertasten und so das Erlebnis in Spielen, Trainingssimulationen und im Bildungsbereich zu verbessern. Im Gesundheits- und Rehabilitationswesen unterstützen tragbare Haptiksysteme das Training motorischer Fähigkeiten, die Rehabilitation nach einem Schlaganfall und die Rückmeldung von Prothesen, so dass die Patienten effektiver mit ihrer Umgebung interagieren können. Hilfstechnologien und Kommunikationsanwendungen nutzen taktile Schnittstellen, um Menschen mit Seh- oder Hörbehinderungen zu helfen, indem sie auditive oder visuelle Informationen in berührungsbasierte Signale umwandeln. Navigations- und Leitsysteme profitieren von haptischen Wearables, indem sie intuitive Richtungshinweise geben, sehbehinderte Personen unterstützen und die freihändige Navigation in Bereichen wie Militär und Luftfahrt verbessern. Auch Teleoperation und Robotik können erheblich profitieren, da ferngesteuerte Robotersysteme mit haptischem Feedback dem Benutzer ermöglichen, Objekte aus der Ferne zu „ertasten“, was die Präzision bei heiklen Aufgaben wie der Roboterchirurgie verbessert.

Trotz bedeutender Fortschritte betonen die Autoren, dass die multisensorische haptische Wahrnehmung weiter erforscht werden muss. Das Verständnis dafür, wie das Gehirn die gleichzeitigen haptischen Hinweise verarbeitet, wird für die Verbesserung künftiger Geräte von entscheidender Bedeutung sein, und um eine breite Akzeptanz zu gewährleisten, muss ein Gleichgewicht zwischen technologischer Raffinesse, Benutzerkomfort und praktischer Verwendbarkeit gefunden werden. „Das ultimative Ziel ist es, haptische Geräte zu entwickeln, die sich so natürlich anfühlen wie echte Berührungen“, so O'Malley.

 

Weitere Informationen:
Haptik Rice University wearables
Quelle:

Rice University, Alexandra Becker, Media Relations Specialist

Das entwickelte Textil mindert die Gesundheitsrisiken, die sich bei langer extremer Kälteeinwirkung ergeben, einschließlich hämokonzentrationsbedingter arterieller Blutgerinnung, Atemproblemen und geschwächter Immunität. Foto: IIT Guwahati
02.04.2025

Selbstreinigendes, flexibles Heizgewebe für kalte Klimazonen

Forscher des Indian Institute of Technology Guwahati haben ein wasserabweisendes, leitfähiges Textil entwickelt, das Strom und Sonnenlicht in Wärme umwandelt. Diese Innovation soll deren Träger in kalten Gebieten warm halten und gravierenden Gesundheitsrisiken entgegenwirken, die sich aus einer längeren Exposition gegenüber sehr niedrigen Temperaturen ergeben, wie z. B. Blutgerinnung in den Arterien, Atembeschwerden und Schwächung des Immunsystems.
 
Das entwickelte Textil mindert die Gesundheitsrisiken, die sich bei langer extremer Kälteeinwirkung ergeben, einschließlich hämokonzentrationsbedingter arterieller Blutgerinnung, Atemproblemen und geschwächter Immunität.

Forscher des Indian Institute of Technology Guwahati haben ein wasserabweisendes, leitfähiges Textil entwickelt, das Strom und Sonnenlicht in Wärme umwandelt. Diese Innovation soll deren Träger in kalten Gebieten warm halten und gravierenden Gesundheitsrisiken entgegenwirken, die sich aus einer längeren Exposition gegenüber sehr niedrigen Temperaturen ergeben, wie z. B. Blutgerinnung in den Arterien, Atembeschwerden und Schwächung des Immunsystems.
 
Das entwickelte Textil mindert die Gesundheitsrisiken, die sich bei langer extremer Kälteeinwirkung ergeben, einschließlich hämokonzentrationsbedingter arterieller Blutgerinnung, Atemproblemen und geschwächter Immunität.

Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der Fachzeitschrift Nano-Micro-Small in einem Artikel veröffentlicht, der von Prof. Uttam Manna, Fachbereich Chemie, IIT Guwahati, zusammen mit seinem Forschungsteam, Debasmita Sarkar, Haydar Ali, Rajan Singh, Anirban Phukan, Chittaranjan Mishra und Prof. Roy P. Paily vom Fachbereich Elektronik und Elektrotechnik, IIT Guwahati, verfasst wurde.

Extreme Kälte kann zu gesundheitlichen Problemen führen, die sogar tödlich sein können. Studien zeigen, dass die Zahl der durch extreme Kälte verursachten Todesfälle höher ist als die der durch extreme Hitze verursachten. Herkömmliche Lösungen zum Schutz vor extremer Kälte, wie z. B. Heizungen oder mehrlagige Kleidung, sind oft sperrig oder erfordern eine ständige Stromquelle. Leitfähige Textilien bieten eine leichte, flexible Alternative, aber die bestehenden Versionen haben oft Einschränkungen, wie z. B. schlechte Haltbarkeit, hoher Stromverbrauch und Anfälligkeit für Wassereinwirkung.

Um diese Herausforderungen zu überwinden, entwickelte das Forschungsteam des IIT Guwahati einen neuartigen Ansatz, indem es ultradünne und reine Silber-Nanodrähte auf Baumwollgewebe sprühte, um es leitfähig zu machen. Diese Nanodrähte sind 100.000-mal dünner als ein menschliches Haar und ermöglichen es, dass Strom durch den Stoff fließt und Wärme erzeugt, während er weich und flexibel bleibt. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen elektrischen Leitfähigkeit und der Fähigkeit, sowohl Elektrizität als auch Sonnenlicht in Wärme umzuwandeln, wurden Silbernanodrähte für dieses Experiment ausgewählt. Der niedrige elektrische Widerstand von Silber ermöglicht die elektrothermische Umwandlung bei geringer angelegter Spannung und eliminiert das Risiko eines Stromschlages.
 
Eine Einschränkung bei Silber-Nanodrähten ist, dass sie mit der Zeit anlaufen können, was die Leistung beeinträchtigt. Um dieses Problem zu lösen, haben die Forscher eine wasserabweisende Beschichtung auf die Silbernanodrähte aufgetragen, die vor Oxidation, Wasser und Flecken schützt. Die von Lotusblättern inspirierte Beschichtung hat eine mikroskopisch raue Oberflächentextur, die bewirkt, dass Wasser abperlt, anstatt einzudringen. Auf diese Weise bleibt das Textil trocken, was eine lang anhaltende Leitfähigkeit und eine effektive Erwärmung auch unter feuchten Bedingungen gewährleistet. Die wasserabweisende Beschichtung verhindert auch Schäden durch Schweiß, Regen oder versehentliches Verschütten, was sie für den Einsatz im Freien und im Alltag zuverlässig macht.

Das Gewebe kann Strom mit Hilfe eines kleinen Akkus oder Sonnenenergie in Wärme umwandeln und über 10 Stunden lang eine gewünschte Temperatur zwischen 40°C und 60°C aufrechterhalten.

Die Forscher testeten das Textil in Form von tragbaren Knie- und Ellbogenbändern und zeigten, dass es Personen, die in kalten Umgebungen arbeiten, und Arthritispatienten, die eine lokale Wärmetherapie benötigen, anhaltende Wärme bieten kann. Darüber hinaus kann das Textil auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, z. B. zur bedarfsgerechten Wassererwärmung und zur Beschleunigung chemischer Reaktionen, indem es um die Reaktionsgefäße gewickelt wird.

Prof. Uttam Manna sagte über das entwickelte Verfahren: „Unser Textil ist selbstreinigend, atmungsaktiv und flexibel und kann leicht vergrößert werden. Seine Haltbarkeit und lang anhaltende Leistung machen es für eine Reihe von Anwendungen, die eine kontrollierte Erwärmung erfordern, sehr nützlich.“

Das Forschungsteam hat ein indisches Patent auf die Innovation angemeldet und arbeitet nun daran, das entwickelte Material mit einem miniaturisierten und geeigneten elektronischen Schaltkreis zu integrieren, um praxistaugliche Produkte herzustellen. Darüber hinaus bemüht sich das Team um eine Zusammenarbeit mit der Industrie, um die Innovation in naher Zukunft für potenzielle Anwendungen der trockenen Wärmetherapie auf den Markt zu bringen.

Quelle:

Indian Institute of Technology Guwahati

Steve Gillmer, Mitarbeiter des Lincoln Laboratory, testet die Elastizität eines bioresorbierbaren Gewebes, um seine Steifigkeit mit verschiedenen Arten von menschlichem Gewebe zu vergleichen. Foto: Glen Cooper/Lincoln Laboratory
24.03.2025

Gestricktes Mikrogewebe kann Heilung beschleunigen

Forscher des Lincoln Laboratory und des MIT entwickeln neue Arten von bioresorbierbaren Stoffen, die die spezielle Art und Weise nachahmen, in der sich weiches Gewebe dehnt und gleichzeitig heranwachsende Zellen ernährt.
 
Steve Gillmer, Mitarbeiter des Lincoln Laboratory, testet die Elastizität eines bioresorbierbaren Gewebes, um seine Steifigkeit mit verschiedenen Arten von menschlichem Gewebe zu vergleichen. Copyright: Foto: Glen Cooper/Lincoln Laboratory

Die Behandlung schwerer oder chronischer Verletzungen von Weichteilen wie Haut und Muskeln ist eine Herausforderung für die Medizin. Die derzeitigen Behandlungsmethoden können kostspielig und wirkungslos sein, wobei davon auszugehen ist, dass die Häufigkeit chronischer Wunden aufgrund von Krankheiten wie Diabetes und Gefäßerkrankungen sowie einer immer älter werdenden Bevölkerung weiter zunehmen wird.

Forscher des Lincoln Laboratory und des MIT entwickeln neue Arten von bioresorbierbaren Stoffen, die die spezielle Art und Weise nachahmen, in der sich weiches Gewebe dehnt und gleichzeitig heranwachsende Zellen ernährt.
 
Steve Gillmer, Mitarbeiter des Lincoln Laboratory, testet die Elastizität eines bioresorbierbaren Gewebes, um seine Steifigkeit mit verschiedenen Arten von menschlichem Gewebe zu vergleichen. Copyright: Foto: Glen Cooper/Lincoln Laboratory

Die Behandlung schwerer oder chronischer Verletzungen von Weichteilen wie Haut und Muskeln ist eine Herausforderung für die Medizin. Die derzeitigen Behandlungsmethoden können kostspielig und wirkungslos sein, wobei davon auszugehen ist, dass die Häufigkeit chronischer Wunden aufgrund von Krankheiten wie Diabetes und Gefäßerkrankungen sowie einer immer älter werdenden Bevölkerung weiter zunehmen wird.

Eine vielversprechende Behandlungsmethode besteht darin, biokompatible Materialien, die mit lebenden Zellen (d. h. Mikrogewebe) besiedelt sind, in die Wunde zu implantieren. Die Materialien bieten ein Gerüst für Stammzellen oder andere Vorläuferzellen, die in das verletzte Gewebe einwachsen und die Regeneration unterstützen. Die derzeitigen Techniken zur Herstellung dieser Gerüstmaterialien unterliegen jedoch einem entscheidenden Nachteil. Menschliches Gewebe bewegt und biegt sich auf eine einzigartige Weise, die herkömmliche weiche Materialien nur schwer nachbilden können, und wenn sich die Gerüste dehnen, können sie auch die eingebetteten Zellen dehnen, was häufig zum Absterben dieser Zellen führt. Die abgestorbenen Zellen behindern den Heilungsprozess und können außerdem eine unbeabsichtigte Immunreaktion des Körpers auslösen.

„Der menschliche Körper hat eine hierarchische Struktur, die sich nicht dehnt, sondern auffaltet“, sagt Steve Gillmer, Forscher in der Mechanical Engineering Group des MIT Lincoln Laboratory. „Wenn Sie Ihre Haut oder Muskeln dehnen, sterben Ihre Zellen deshalb nicht ab. Was tatsächlich passiert, ist, dass sich das Gewebe ein wenig entknittert, bevor es sich dehnt.“

Gillmer ist Teil eines multidisziplinären Forschungsteams, das nach einer Lösung für dieses Dehnungsproblem sucht. Er arbeitet mit Professor Ming Guo von der Abteilung für Maschinenbau des MIT und dem Defense Fabric Discovery Center (DFDC) des Labors zusammen, um neue Arten von Stoffen zu stricken, die sich genau wie menschliches Gewebe entfalten und bewegen können.

Die Idee zur Zusammenarbeit entstand, als Gillmer und Guo einen Kurs am MIT hielten. Guo hatte untersucht, wie man Stammzellen auf neuartigen Materialien züchten kann, die die Entfaltung des natürlichen Gewebes nachahmen. Er entschied sich für elektrogesponnene Nanofasern, die zwar gut funktionierten, aber in großen Längen schwer herzustellen waren, was ihn daran hinderte, die Fasern in größere Maschenstrukturen zur Gewebereparatur in größerem Maßstab zu integrieren.

„Steve erwähnte, dass das Lincoln Laboratory Zugang zu industriellen Strickmaschinen hatte“, sagt Guo. Diese Maschinen ermöglichten es ihm, sich auf die Entwicklung größerer Gestricke zu konzentrieren, anstatt einzelne Garne zu entwerfen. „Wir begannen sofort, neue Ideen mit interner Unterstützung des Labors zu testen.“
Gillmer und Guo arbeiteten mit dem DFDC zusammen, um herauszufinden, welche Strickstrukturen sich ähnlich wie verschiedene Arten von Weichgewebe bewegen können. Sie begannen mit drei grundlegenden Strickdesigns: Interlock, Ripp und Jersey.
 
„Denken Sie bei einem Jersey an Ihr T-Shirt. Wenn Sie Ihr T-Shirt dehnen, übernehmen die Garnschlingen die Dehnung“, sagt Emily Holtzman, Textilspezialistin beim DFDC. „Je länger die Schlaufen sind, desto mehr Dehnung kann der Stoff vertragen. Denken Sie bei gerippten Stoffen an die Manschette Ihres Pullovers. Diese Stoffkonstruktion hat eine universelle Dehnbarkeit, die es dem Stoff ermöglicht, sich wie eine Ziehharmonika zu entfalten.“

Interlock ist dem gerippten Gestrick ähnlich, wird aber in einem dichteren Muster gestrickt und enthält doppelt so viel Garn pro Zoll Stoff. Durch mehr Garn gibt es mehr Oberfläche, in die die Zellen eingebettet werden können. „Gestrickte Stoffe können auch so gestaltet werden, dass sie eine bestimmte Porosität oder hydraulische Durchlässigkeit aufweisen, die durch die Schlingen des Stoffes und die Garngrößen erzeugt wird,“ sagt Erin Doran, eine weitere Textilspezialistin im Team. „Diese Poren können den Heilungsprozess ebenfalls unterstützen.“

Bisher hat das Team eine Reihe von Tests durchgeführt, bei denen embryonale Fibroblastenzellen der Maus und mesenchymale Stammzellen in die verschiedenen Strickmuster eingebettet wurden, um zu sehen, wie sie sich verhalten, wenn die Muster gedehnt werden. Jedes Muster wies Variationen auf, die sich darauf auswirkten, wie stark sich das Gewebe entfalten konnte und wie starr es wurde, nachdem es sich zu dehnen begann. Alle zeigten eine hohe Überlebensrate der Zellen, und 2024 erhielt das Team erneut einen F&E-100-Preis für seine Strickmuster.
 
Gillmer erklärt, dass das Projekt zwar mit Blick auf die Behandlung von Haut- und Muskelverletzungen begann, dass ihre Stoffe jedoch das Potenzial haben, viele verschiedene Arten von menschlichem Weichgewebe, wie Knorpel oder Fett, nachzuahmen. Das Team meldete kürzlich ein vorläufiges Patent an, in dem beschrieben wird, wie diese Muster erstellt werden können und welche Materialien für die Herstellung des Garns verwendet werden sollten. Diese Informationen können als Werkzeugkasten verwendet werden, um verschiedene gestrickte Strukturen auf die mechanischen Eigenschaften des verletzten Gewebes abzustimmen, auf das sie aufgebracht werden.

„Dieses Projekt war definitiv eine Lernerfahrung für mich“, sagt Gillmer. „Jeder Zweig dieses Teams verfügt über ein einzigartiges Fachwissen, und ich denke, das Projekt wäre ohne die Zusammenarbeit aller nicht machbar. Unsere Zusammenarbeit als Ganzes ermöglicht es uns, den Umfang der Arbeit zu erweitern, um diese größeren, komplexeren Probleme zu lösen.“

Weitere Informationen:
Strickmuster Medizintextilien Gewebe
Quelle:

Anne McGovern | Lincoln Laboratory

Bildmaterial Felix, Pixabay
18.03.2025

Composites Germany legt Ergebnisse der 24. Markterhebung vor

Zum 24. Mal hat Composites Germany aktuelle Kennzahlen zum Markt für faserverstärkte Kunststoffe erhoben. Befragt wurden alle Mitgliedsunternehmen der Trägerverbände von Composites Germany: AVK und Composites United sowie des assoziierten Partners VDMA.
Um die problemlose Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Erhebungen zu gewährleisten, wurden auch in diesem Halbjahr keine grundlegenden Änderungen bei der Befragung durchgeführt. Erhoben wurden erneut überwiegend qualitative Daten in Bezug auf die aktuelle und zukünftige Marktentwicklung.

Auch in der aktuellen Erhebung konnte keine Aufhellung der Stimmung im Hinblick auf die generelle Geschäftslage wahrgenommen werden.

Zum 24. Mal hat Composites Germany aktuelle Kennzahlen zum Markt für faserverstärkte Kunststoffe erhoben. Befragt wurden alle Mitgliedsunternehmen der Trägerverbände von Composites Germany: AVK und Composites United sowie des assoziierten Partners VDMA.
Um die problemlose Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Erhebungen zu gewährleisten, wurden auch in diesem Halbjahr keine grundlegenden Änderungen bei der Befragung durchgeführt. Erhoben wurden erneut überwiegend qualitative Daten in Bezug auf die aktuelle und zukünftige Marktentwicklung.

Auch in der aktuellen Erhebung konnte keine Aufhellung der Stimmung im Hinblick auf die generelle Geschäftslage wahrgenommen werden.

Zunehmend kritische Bewertung der aktuellen Geschäftslage
Mit Ausnahme einiger weniger positiver Tendenzen, zeigt der entsprechende Indikator seit 2022 deutlich nach unten. Auch in der aktuellen Befragung ist weiterhin keine Trendumkehr festzustellen. Die Bewertung der generellen Geschäftslage gibt in allen genannten Regionen deutlich nach.     

Die Gründe für die negative Stimmung sind vielfältig und bleiben vielfach unverändert. Hohe Energie-, Rohstoff- und Logistikkosten bleiben eine starke Belastung, vor allem für die deutsche Industrie, aber auch für viele andere Länder in Europa. Hinzu kommen eine schwächelnde Gesamtkonjunktur und eine gesamtwirtschaftliche Schwäche, vor allem in Europa und Deutschland.

Hiervon sind in besonderem Maße auch die für die Composites-Industrie zentralen Anwendungsbereiche Transport/Automotive und Bau-/Infrastruktur betroffen. Hinzu kommt eine zunehmende Exportschwäche vieler Volkswirtschaften, vor allem im Hinblick auf den asiatischen bzw. chinesischen Markt. Dort wächst auf Seite der Rohstoffe und Fertigprodukte, beispielsweise im Bereich der Automobilproduktion, eine massive Konkurrenz zu europäischen Produkten. Diese beruht teilweise auf Überkapazitäten, aber auch auf staatlichen Subventionen, was die Anbieter hier wiederum preislich enorm belastet. Politische Unsicherheiten, protektionistische Tendenzen und kriegerische Auseinandersetzungen verschlechtern das Wirtschaftsklima zusätzlich.
           
Problematisch bleibt weiterhin, dass es der Politik derzeit nicht zu gelingen scheint, ein wirtschaftsförderliches Umfeld zu schaffen. Hinzu kommen fehlende Antworten der europäischen/deutschen Hersteller. Bereits in den letzten zwei Jahren zeigte sich der Composites-Markt mit starken Rückgängen. Auch für das laufende Jahr gibt es aus der Industrie weiterhin pessimistische Signale. Bereits das dritte Jahr in Folge sinkt das europäische Produktionsvolumen im Kontrast zu einem wachsen Weltmarkt. Der europäischen Composites-Industrie droht ein fortschreitender Niedergang, wenn es nicht gelingt, entsprechende regulatorische Rahmenbedingungen zu schaffen, die eine konkurrenzfähige Produktion ermöglichen. Deutschland steht derzeit vor allem wirtschaftspolitisch und ökologisch vor strukturellen Änderungen, die notwendig sind. Diese notwendigen Anpassungen werden viele Jahren dauern und hohe Investitionen erfordern. Es ist dringend angeraten, hier endlich eine Balance zwischen notwendiger Belastung für die Industrie/Unternehmen, aber auch für private Haushalte zu finden sowie andererseits entsprechende Entlastungen.

Zukunftserwartungen zeigen unterschiedliche Tendenzen
Zur aktuell negativen Grundstimmung in der Industrie passend, bleibt nicht nur die Bewertung der aktuellen generellen Geschäftslage pessimistisch, auch die zukünftige generelle Marktsituation wird von den Befragten äußerst kritisch bewertet. Nur 19 % der Teilnehmenden gehen aktuell von einer Verbesserung der weltweiten Situation aus. Für Deutschland und Europa liegt der Wert nur knapp über 10 %. Vor allem für Europa stürzt der Wert regelrecht ab, im Vergleich zur letzten Erhebung.

Demgegenüber steht eine eher positive Bewertung der eigenen Geschäftslage. Hier konnte der negative Trend der letzten 2 Jahre für die weltweite und europäische Einschätzung der eigenen Position aufgehalten werden. Im Rahmen der aktuellen Erhebung drehen die Indikatoren ins Positive. Nur für Deutschland bleibt die Einschätzung kritisch. Lediglich rund 1/3 der Befragten bewerten die aktuelle eigene Situation positiv. Dies gilt auch für die zukünftigen Erwartungen. 28 % der Befragten erwarten eine negative Entwicklung der generellen Marktsituation in Deutschland. Nur 21 % erwarten eine Verbesserung der aktuellen Situation.
Für Europa und auch die Welt zeigen sich deutlich bessere Kennwerte. So erwarten nur 7 % eine weitere Verschlechterung der weltweiten Situation. Für Europa liegt der Wert bei 11 %.
      
Investitionsklima bleibt verhalten
Die aktuell zurückhaltende Bewertung der wirtschaftlichen Situation wirkt sich weiterhin auf das Investitionsklima aus. Es zeigen sich aber auch hier erste positive Signale.          

Nachdem in der letzten Befragung noch 13 % der Teilnehmenden von einem Anstieg der Personalkapazität ausgegangen waren (Befragung 2/2024), so liegt dieser Wert aktuell bei 19 %. Demgegenüber stehen aber immer noch 29 %, die von einem Rückgang im Bereich Personal ausgehen.

Der Anteil der Befragten, die Maschineninvestitionen planen, ist weiterhin leicht rückläufig. Waren bei der letzten Befragung noch 44 % von entsprechenden Investitionen ausgegangen, so sinkt dieser Wert nun auf 42 % ab.

Erwartungen an Anwendungsindustrien unterschiedlich
Der Composites-Markt ist durch eine starke Heterogenität sowohl material- aber auch anwendungsseitig gekennzeichnet. In der Befragung wurden die Teilnehmenden gebeten, ihre Einschätzung hinsichtlich der Marktentwicklung unterschiedlicher Kernbereiche zu geben. Die Erwartungen zeigen sich äußerst verschieden.

Der wichtigste Anwendungsbereich für Composites ist die Mobilität. Dieser Bereich befindet sich derzeit in starken Umbrüchen bzw. steckt in Europa und Deutschland in einer massiven Krise. Dies zeigt sich auch in der Befragung deutlich. Wachstum wird vor allem im Bereich Luftfahrt sowie Bau-/Infrastruktur erwartet, wobei sich auch der Baubereich in Deutschland in einer Rezession befindet.

Wachstumstreiber mit leichten Bewegungen
Bei den Wachstumsimpulsen zeigt sich in der aktuellen Befragung leichte Bewegung. Hinsichtlich ihrer Einschätzung, aus welchen Bereichen zukünftig die maßgeblichen Wachstumsimpulse für die Composites-Industrie kommen werden, konnte GFK leicht zulegen. CFK ist hingegen leicht rückläufig.

Regional kommt es zu einer leichten Verschiebung. Die wesentlichen Wachstumsimpulse werden aus Asien und Nordamerika erwartet, wobei die Nennungen Asiens leicht rückläufig sind und Nordamerika leicht zulegen kann. Aber auch die EU (außer Deutschland) wird vielfach als Wachstumsregion genannt. Deutschland wird weiterhin weniger stark als Wachstumstreiber gesehen und verharrt auf niedrigem Niveau.

Composites-Index divergent
Wie bereits im laufenden Text angedeutet, zeigt der Composites-Index in unterschiedliche Richtungen. Während die Bewertung der eigenen Geschäftslage ins Positive dreht, bleibt die Bewertung der generellen Geschäftslage pessimistisch.
      
In den letzten drei Jahren hat der europäische Composites-Markt fast 20 % seines Produktionsvolumens eingebüßt und fällt auf den Stand von 2010/2011 zurück.

Dabei sind fast alle Bereiche gleichermaßen von Rückgängen betroffen. Bis zur Corona-Pandemie zeigte sich für viele Jahre ein kontinuierlicher Anstieg des Produktionsvolumens. Seit Beendigung der Corona-Krise und mit Zunahme der gesamtwirtschaftlichen Unsicherheiten scheinen Europa und ganz speziell Deutschland als Wirtschaftsstandort unattraktiver zu werden. Bei einem Anstieg des Produktionsvolumens weltweit nimmt der Marktanteil Europas mittlerweile kontinuierlich ab. Die Gründe sind vielfältig, einfache Lösungen gibt es nicht. Soll der Industriestandort gesichert bleiben, muss sich aber schnell etwas ändern. Einmal abgewanderte Unternehmen holt man schwer wieder zurück.

Es bleibt abzuwarten, ob es gelingen wird, der negativen Entwicklung gegenzusteuern. Hier wäre ein zielgerichtetes Eingreifen, auch der politischen Entscheidungsträger, wünschenswert. Dies kann aber ohne die Industrie/Wirtschaft nicht gelingen. Nur gemeinsam wird es möglich sein, den Wirtschafts-/Industriestandort Deutschland zu erhalten und erneut zu stärken. Für Composites als Materialgruppe generell zeigen sich, aufgrund des speziellen Eigenschaftsportfolios, nach wie vor sehr gute Chancen zum Ausbau der Marktposition in neuen, aber auch bestehenden Märkten. Die Abhängigkeit von gesamtwirtschaftlichen Entwicklungen jedoch bleibt bestehen.

Es gilt nun, über Innovationen neue Marktfelder zu erschließen, Chancen konsequent zu nutzen und gemeinsam daran zu arbeiten, Composites weiter in bestehenden Märkten zu implementieren. Dies kann gemeinsam oftmals besser gelingen als allein. Composites Germany bietet mit seinem hervorragenden Netzwerk vielfältige Möglichkeiten.

Die nächste Composites-Markterhebung erscheint im August 2025.

Quelle:

Composites Germany

Windenergie Bild BulentYILDIZ, Pixabay
11.03.2025

Revolutionierung der Carbonfaserindustrie

Ein Forscherteam der Universität Limerick hat ein zukunftsweisendes neues Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern entwickelt, das gleichzeitig eine drastische Reduzierung des Energiebedarfs ermöglicht.

Forscher der UL leiten ein Projekt, in dem eine neue Methode zur Herstellung von Carbonfasern entwickelt wurde. Carbonfasern sind ein kostengünstiges, leichtes Material, das in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Windenergie, Bauwesen und Transportwesen verwendet wird.

Im Rahmen des CARBOWAVE-Projekts wird ein innovatives Plasma- und Mikrowellen-Heizverfahren zur Herstellung von Carbonfasern eingesetzt, das die herkömmlichen Heizmethoden ersetzt und den Energieverbrauch um bis zu 70 % senkt, während die Leistungsfähigkeit des Materials erhalten bleibt.
Durch die Verringerung des Energiebedarfs bei der Herstellung des Materials wird der Prozess umweltfreundlicher und kostengünstiger.

Ein Forscherteam der Universität Limerick hat ein zukunftsweisendes neues Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern entwickelt, das gleichzeitig eine drastische Reduzierung des Energiebedarfs ermöglicht.

Forscher der UL leiten ein Projekt, in dem eine neue Methode zur Herstellung von Carbonfasern entwickelt wurde. Carbonfasern sind ein kostengünstiges, leichtes Material, das in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Windenergie, Bauwesen und Transportwesen verwendet wird.

Im Rahmen des CARBOWAVE-Projekts wird ein innovatives Plasma- und Mikrowellen-Heizverfahren zur Herstellung von Carbonfasern eingesetzt, das die herkömmlichen Heizmethoden ersetzt und den Energieverbrauch um bis zu 70 % senkt, während die Leistungsfähigkeit des Materials erhalten bleibt.
Durch die Verringerung des Energiebedarfs bei der Herstellung des Materials wird der Prozess umweltfreundlicher und kostengünstiger.

Das ehrgeizige neue Projekt, das von den UL-Professoren Maurice N. Collins und Dr. Anne Beaucamp McLoughlin koordiniert wird, soll die energieintensive Carbonfaser-Industrie durch den Einsatz modernster alternativer Heiztechnologien verändern.

Die ersten Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Composites and Hybrid Materials Journal veröffentlicht. Die Fortschritte werden dazu beitragen, Umweltprobleme wie Energieverbrauch und Emissionen zu bewältigen und gleichzeitig ein nachhaltiges industrielles Wachstum zu fördern.

Die von dem Forschungsteam entwickelten Ergebnisse werden eine effizientere Umwandlung von Polyacrylnitril (PAN) ermöglichen, einer Schlüsselkomponente bei der Herstellung von Carbonfasern, deren Umwandlung einen enormen Energieaufwand erfordert und die ein strategisches Material darstellen, das für die zukünftige Energiesicherheit Europas von entscheidender Bedeutung ist.

Das CARBOWAVE-Team wird zur Umwandlung von PAN in Carbonfasern die suszeptor-induzierte Mikrowellenerwärmung mit Hilfe der Technologie der selbstorganisierten Nanostrukturen nutzen, die ursprünglich von Forschern der Universität Limerick und der Universität Valencia entwickelt wurde. Dadurch kann es schneller erhitzt werden, was den Produktionsprozess effizienter macht.

Interessanterweise entdeckte das UL-Team bei seinen Forschungen, dass Carbonfasern in einer kostengünstigen Haushaltsmikrowelle hergestellt werden können und eine mechanische Leistung aufweisen, die derjenigen entspricht, die durch herkömmliche Erhitzung erzeugt wird.

Professor Maurice Collins, leitender Forscher des Projekts und Professor für Materialwissenschaften an der School of Engineering von UL, erklärte: „Europas Abhängigkeit von energieintensiven Prozessen ist seit langem ein Hindernis für das Erreichen von Nachhaltigkeit. CARBOWAVE ist ein spannendes Projekt, das die Möglichkeit bietet, nachhaltigere und billigere Carbonfasern herzustellen.

Die langfristigen Auswirkungen sind enorm, da es den Einsatz von Carbonfasern in allen möglichen Anwendungen ermöglichen könnte, bei denen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit erforderlich ist - vom Bauwesen über das Transportwesen und die Wasserstoffspeicherung bis hin zur Windenergie und darüber hinaus.“

Dr. Anne Beaucamp McLoughlin, Assistenzprofessorin für Bauingenieurwesen an der UL, erklärte, dass das Projekt darauf abzielt, die Carbonfaser-Industrie zu revolutionieren, indem es den Energieverbrauch und die Kosten des Kohlenstoffumwandlungsprozesses erheblich reduziert, ohne dass die mechanischen Eigenschaften der Fasern verloren gehen.

„Dieses Projekt wird eine energieeffizientere, schnellere und kostengünstigere Herstellung von Carbonfasern ermöglichen und ihren ökologischen Fußabdruck erheblich verkleinern.“

Kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFK), die aus Carbonfasern gewonnen werden, sind in Sektoren wie Windenergie, Bauwesen und Verkehr von entscheidender Bedeutung. Das geringe Gewicht von CFK erhöht die Effizienz von Windkraftanlagen, unterstützt die Dekarbonisierung im Bauwesen und verbessert die Kraftstoffeffizienz im Verkehrswesen, insbesondere bei Elektrofahrzeugen.

Die derzeitige Produktion von Carbonfasern ist jedoch sehr energieintensiv und hängt stark von Strom und Erdgas ab.

Die Lösungen von CARBOWAVE zielen darauf ab, diesen Energieverbrauch bei gleichbleibender Materialleistung um über 70 % zu senken. Der europäische Markt für fortschrittliche Kohlenstoffmaterialien, der 37 % des Weltmarkts beherrscht, wird von dieser zukunftsweisenden Initiative unmittelbar profitieren.

Professor Collins fügte hinzu: „Dieses Projekt verspricht eine breitere industrielle Nutzung von Carbonfasern durch eine drastische Verringerung ihrer Produktionskosten und ihres ökologischen Fußabdrucks zu ermöglichen.

„CARBOWAVE ist ein Schritt zur Dekarbonisierung der energieintensiven Industrien in Europa. Durch die Integration von Plasma- und Mikrowellenerwärmungstechnologien geht das Projekt nicht nur unmittelbare Herausforderungen wie Energieverbrauch und Emissionen an, sondern ebnet auch den Weg für ein nachhaltiges industrielles Wachstum.“

Das Projekt vereint führende Forschungseinrichtungen und Industriepartner in ganz Europa, um diesen transformativen Wandel voranzutreiben. Das Forschungsteam von UL bildet gemeinsam mit dem Deutschen Institut für Textil- und Faserforschung in Deutschland, der Universität Valencia in Spanien, Fraunhofer IFAM in Deutschland, Microwave Technologies Consulting SAS in Frankreich, Muegge GmbH in Deutschland, Centro Ricerche Fiat in Italien, Juno Composite Ltd in Irland und Eirecom-posites Ltd, ebenfalls Irland, das CARBOWAVE-Konsortium.

CARBOWAVE ist eine von der Europäischen Kommission finanzierte Initiative, die darauf abzielt, alternative Wärmequellen für energieintensive Industrien zu entwickeln und umzusetzen, indem fortschrittliche Plasma- und Mikrowellentechnologien eingesetzt werden. Sie wird von der Europäischen Union finanziert.

Quelle:

University of Limerick

© Hamilton Osoy, IFM. Die Forscher verflechten eine Computerfaser mit einer Kombination aus Metall- und Textilgarnen. Durch die Ummantelung der Computerfaser mit herkömmlichen Garnen kann sie leicht in Stoffe und Textilien integriert werden
04.03.2025

MIT-Forschung: Faser-Computer für Bekleidung

MIT-Forscher haben einen Faser-Computer entwickelt und mehrere zu einem Kleidungsstück vernetzt, das lernt, körperliche Aktivitäten zu erkennen.

Was wäre, wenn die Kleidung, die Sie tragen, für Ihre Gesundheit sorgen könnte?
MIT-Forscher haben einen autonomen programmierbaren Computer in Form einer elastischen Faser entwickelt, der den Gesundheitszustand und die körperliche Aktivität überwachen und den Träger in Echtzeit auf mögliche Gesundheitsrisiken hinweisen könnte. Die Kleidung, die den Fasercomputer enthält, ist bequem und maschinenwaschbar, und die Fasern seien für den Träger fast nicht wahrnehmbar, so die Forscher.

MIT-Forscher haben einen Faser-Computer entwickelt und mehrere zu einem Kleidungsstück vernetzt, das lernt, körperliche Aktivitäten zu erkennen.

Was wäre, wenn die Kleidung, die Sie tragen, für Ihre Gesundheit sorgen könnte?
MIT-Forscher haben einen autonomen programmierbaren Computer in Form einer elastischen Faser entwickelt, der den Gesundheitszustand und die körperliche Aktivität überwachen und den Träger in Echtzeit auf mögliche Gesundheitsrisiken hinweisen könnte. Die Kleidung, die den Fasercomputer enthält, ist bequem und maschinenwaschbar, und die Fasern seien für den Träger fast nicht wahrnehmbar, so die Forscher.

Im Gegensatz zu den als „Wearables“ bekannten Überwachungssystemen am Körper, die sich an einem einzigen Punkt wie der Brust, dem Handgelenk oder dem Finger befinden, haben Textilien und Kleidung den Vorteil, dass sie mit großen Bereichen des Körpers in der Nähe der lebenswichtigen Organe in Kontakt sind. Damit bieten sie eine außergewöhnliche Möglichkeit, die menschliche Physiologie und Gesundheit zu messen und zu verstehen.

Der Faser-Computer enthält eine Reihe von Mikrogeräten, darunter Sensoren, einen Mikrocontroller, einen digitalen Speicher, Bluetooth-Module, optische Kommunikation und eine Batterie, die alle notwendigen Komponenten eines Computers in einer einzigen elastischen Faser vereinen.     

Die Forscher versahen ein Oberteil und ein Paar Leggings mit vier Fasercomputern, wobei die Fasern entlang der Gliedmaßen verliefen. In ihren Experimenten bediente jeder unabhängig programmierbare Fasercomputer ein maschinelles Lernmodell, das darauf trainiert war, die vom Träger ausgeführten Übungen selbstständig zu erkennen, was zu einer durchschnittlichen Genauigkeit von etwa 70 Prozent führte.

Erstaunlicherweise stieg die kollektive Genauigkeit auf fast 95 Prozent, als die Forscher den einzelnen Faser-Computern erlaubten, untereinander zu kommunizieren.

„Unser Körper sendet jede Sekunde Gigabytes an Daten in Form von Wärme, Schall, Biochemie, elektrischen Impulsen und Licht über die Haut aus, die alle Informationen über unsere Aktivitäten, Gefühle und Gesundheit enthalten. Leider wird das meiste - wenn nicht alles - absorbiert und geht dann in der Kleidung, die wir tragen, verloren. Wäre es nicht fantastisch, wenn wir der Kleidung beibringen könnten, diese wichtigen Informationen zu erfassen, zu analysieren, zu speichern und in Form von wertvollen Erkenntnissen über Gesundheit und Aktivität weiterzugeben?“, sagt Yoel Fink, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen am MIT, leitender Forscher im Research Laboratory of Electronics (RLE) und im Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) und Hauptautor eines Artikels über die Forschung, der in Nature veröffentlicht wurde.

Der Einsatz des Faser-Computers zur Erforschung von Gesundheitszuständen und zur Vorbeugung von Verletzungen wird demnächst auch einem bedeutenden Praxistest unterzogen. Angehörige der US-Armee und der Marine werden eine einmonatige Winterforschungsmission in der Arktis durchführen und dabei 1.000 Kilometer bei Durchschnittstemperaturen von -40 Grad Celsius zurücklegen. Dutzende von Merino-Mesh-Shirts mit Fasercomputern werden Echtzeitinformationen über den Gesundheitszustand und die Aktivität der Teilnehmer an dieser Mission namens Musk Ox II liefern.

„In nicht allzu ferner Zukunft werden wir mit Hilfe von Glasfaser-Computern in der Lage sein, Anwendungen auszuführen und wertvolle Gesundheits- und Sicherheitsfunktionen von einfacher Alltagskleidung zu erhalten. Wir freuen uns darauf, bei der bevorstehenden Arktis-Mission durch unsere Partner in der US-Armee, der Marine und der DARPA einen Blick in diese Zukunft zu werfen. Es ist eine Ehre und ein Privileg, dazu beizutragen, dass unsere Soldaten in den härtesten Umgebungen sicher sind“, sagt Fink.

Neben ihm arbeiten Nikhil Gupta, ein MIT- Diplomand der Materialwissenschaften und des Ingenieurwesens, Henry Cheung MEng '23, und Syamantak Payra '22, derzeit Diplomand an der Stanford University, John Joannopoulos, Francis Wright Professor für Physik am MIT und Direktor des Instituts für Nanotechnologien von Soldaten, sowie weitere Mitarbeiter des MIT, der Rhode Island School of Design und der Brown University an dem Projekt mit.

Schwerpunkt Fasern
Der Fasercomputer baut auf mehr als zehn Jahre Arbeit im Fibers@MIT-Labor am RLE auf und wurde hauptsächlich vom ISN unterstützt. In früheren Arbeiten haben die Forscher Methoden zur Integration von Halbleiterbauelementen, optischen Dioden, Speichereinheiten, elastischen elektrischen Kontakten und Sensoren in Fasern demonstriert, die zu Stoffen und Bekkleidung verarbeitet werden können.

„Aber wir stießen an eine Grenze, was die Komplexität der Geräte angeht, die wir in die Faser einbauen konnten, bedingt durch die Art, wie wir sie herstellten. Wir mussten den gesamten Prozess neu überdenken. Gleichzeitig wollten wir die Faser elastisch und flexibel machen, damit sie den Eigenschaften herkömmlicher Stoffe entspricht“, sagt Gupta.

Eine der Herausforderungen, die die Forscher zu bewältigen hatten, ist die geometrische Diskrepanz zwischen einer zylindrischen Faser und einem flachen Chip. Die Verbindung von Drähten mit kleinen, leitfähigen Bereichen, den so genannten Pads, an der Außenseite jedes ebenen Mikrobauteils erwies sich als schwierig und störanfällig, da komplexe Mikrobauteile viele Pads haben, so dass es immer schwieriger wird, genügend Platz zu finden, um jeden Draht sicher zu befestigen.

In diesem neuen Design bilden die Forscher die 2D-Pad-Ausrichtung jedes Mikrobauteils auf ein 3D-Layout ab, indem sie eine flexible Leiterplatte, einen so genannten Zwischenschaltkreis, in einen Zylinder einwickeln. Sie nennen dies das „Maki“-Design. Dann befestigten sie vier separate Drähte an den Seiten der „Maki“-Rolle und verbanden alle Komponenten miteinander.

„Dieser Fortschritt war für uns von entscheidender Bedeutung, da wir dadurch in der Lage waren, Computerelemente mit höherer Funktionalität, wie den Mikrocontroller und den Bluetooth-Sensor, in die Faser einzubauen“, sagt Gupta.

Diese flexible Falttechnik könnte bei einer Vielzahl von mikroelektronischen Bauelementen eingesetzt werden und ihnen zusätzliche Funktionen verleihen.

Darüber hinaus stellten die Forscher den neuen Fasercomputer aus einer Art thermoplastischem Elastomer her, das um ein Vielfaches flexibler ist als die bisher verwendeten Thermoplaste. Dieses Material ermöglichte es ihnen, eine maschinenwaschbare, elastische Faser herzustellen, die sich um mehr als 60 Prozent dehnen lässt, ohne zu versagen.

Sie stellen den Fasercomputer mithilfe eines thermischen Ziehverfahrens her, das die Fibers@MIT-Gruppe Anfang der 2000er Jahre entwickelt hat. Bei diesem Verfahren wird eine makroskopische Version des Fasercomputers, eine so genannte Vorform, hergestellt, die jedes angeschlossene Mikrobauteil enthält.

Diese Vorform wird in einen Ofen gehängt, geschmolzen und nach unten gezogen, um eine Faser zu bilden, die auch eingebettete Lithium-Ionen-Batterien enthält, damit sie sich selbst mit Strom versorgen kann.

„Ein früheres Gruppenmitglied, Juliette Marion, hat herausgefunden, wie man elastische Leiter herstellt, so dass diese nicht brechen, selbst wenn man die Faser dehnt. Wir können die Funktionalität beim Dehnen aufrechterhalten, was für Prozesse wie das Stricken, aber auch für Kleidung im Allgemeinen entscheidend ist“, sagt Gupta.

Bringen Sie sich ein
Sobald der Fasercomputer hergestellt ist, ummanteln die Forscher die Faser mit einer Flechttechnik aus herkömmlichen Garnen wie Polyester, Merinowolle, Nylon und sogar Seide.

Zusätzlich zur Erfassung von Daten über den menschlichen Körper mit Hilfe von Sensoren enthält jeder Fasercomputer LEDs und Lichtsensoren, die es mehreren Fasern in einem Kleidungsstück ermöglichen, miteinander zu kommunizieren und ein textiles Netzwerk zu schaffen, das Berechnungen durchführen kann.
Jeder Faser-Computer verfügt außerdem über ein Bluetooth-Kommunikationssystem, um Daten drahtlos an ein Gerät wie ein Smartphone zu senden, das von einem Benutzer ausgelesen werden kann.

Die Forscher nutzten diese Kommunikationssysteme, um ein textiles Netzwerk zu schaffen, indem sie Fasercomputer in ein Kleidungsstück einnähten, einen in jedem Ärmel. Jede Faser führte ein unabhängiges neuronales Netzwerk aus, das darauf trainiert wurde, Übungen wie Kniebeugen, Planken, Armkreisen und Ausfallschritten zu erkennen.

„Wir haben herausgefunden, dass die Fähigkeit eines Faser-Computers, menschliche Aktivitäten zu erkennen, nur zu etwa 70 Prozent genau ist, wenn er sich an einer einzigen Extremität, den Armen oder Beinen, befindet. Wenn wir jedoch die Fasern an allen vier Gliedmaßen „abstimmen“, erreichten sie zusammen eine Genauigkeit von fast 95 Prozent.

Das zeigt, wie wichtig es ist, dass sie sich an mehreren Körperstellen befinden und ein Netzwerk zwischen autonomen Fasercomputern bilden, das keine Drähte und Verbindungen benötigt“, sagt Fink.

In Zukunft wollen die Forscher die Zwischenspeichertechnik nutzen, um weitere Mikrobauteile einzubauen.

Einblicke in die Arktis
Im Februar ist ein multinationales Team, ausgestattet mit Computergeweben, 30 Tage und 1.000 Kilometer in der Arktis unterwegs. Die Gewebe werden für die Sicherheit des Teams sorgen und den Weg für künftige physiologische „digitale Zwillingsmodelle“ ebnen.

„Als Führungskraft mit mehr als zehn Jahren Einsatzerfahrung in der Arktis ist eine meiner größten Sorgen, wie ich mein Team vor schweren Verletzungen durch die Kälte schützen kann - eine der Hauptgefahren für die Einsatzkräfte in der extremen Kälte“, sagt Major Mathew Hefner, der Kommandeur von Musk Ox II. „Herkömmliche Systeme liefern mir einfach kein vollständiges Bild. Wir werden die Computergewebe der Basisschicht rund um die Uhr tragen, um die Reaktion des Körpers auf extreme Kälte besser zu verstehen und letztendlich Verletzungen vorhersagen und verhindern zu können.“

Karl Friedl, leitender Wissenschaftler für Leistungsphysiologie am U.S. Army Research Institute of Environmental Medicine, merkte an, dass die programmierbare Computertechnologie des MIT zu einem „Gamechanger für das tägliche Leben“ werden könnte.

„Stellen Sie sich vor, dass in naher Zukunft Faser-Computer in Textilien und Bekleidung eingesetzt werden, die die Umgebung und den physiologischen Zustand des Einzelnen wahrnehmen und darauf reagieren, den Komfort und die Leistung erhöhen, den Gesundheitszustand in Echtzeit überwachen und Schutz vor äußeren Bedrohungen bieten. Soldaten werden die ersten Anwender und Nutznießer dieser neuen Technologie sein, die mit KI-Systemen integriert ist, die vorausschauende physiologische Modelle und einsatzrelevante Werkzeuge nutzen, um die Überlebensfähigkeit in rauen Umgebungen zu verbessern“, sagt Friedl.

„Die Verbindung von klassischen Fasern und Stoffen mit Computern und maschinellem Lernen hat gerade erst begonnen. Wir erforschen diese spannende Zukunft nicht nur durch Forschung und Feldversuche, sondern vor allem in einem Kurs des MIT Department of Materials Science and Engineering mit dem Titel 'Computing Fabrics', der zusammen mit Professor Anais Missakian von der Rhode Island School of Design unterrichtet wird“, so Fink weiter.

Diese Forschung wurde teilweise vom U.S. Army Research Office Institute for Soldier Nanotechnology (ISN), der U.S. Defense Threat Reduction Agency, der U.S. National Science Foundation, dem Fannie and John Hertz Foundation Fellowship, dem Paul and Daisy Soros Foundation Fellowship for New Americans, dem Stanford-Knight Hennessy Scholars Program und der Astronaut Scholarship Foundation unterstützt.

Quelle:

Adam Zewe | MIT News
KI-gestützte Übersetzung Textination

Schematische Darstellung des tragbaren Systems für die schnelle Wechseltherapie. (c) The Hong Kong Polytechnic University
26.02.2025

Innovative Materialien für eine verbesserte Thermotherapie

Die Hydrotherapie mit schnellem Temperaturkontrast, auch bekannt als Wechselbädertherapie, beinhaltet ein abwechselndes Eintauchen in heißes und kaltes Wasser, um die Erholung beim Sport zu unterstützen . Durch den schnellen Wechsel zwischen diesen Temperaturextremen soll die Therapie die natürlichen Heilungsprozesse des Körpers anregen, was sie zu einer beliebten Methode für Sportler und Menschen macht, die Muskelkater, Gelenkschmerzen und Stress lindern wollen.

Die Hydrotherapie mit schnellem Temperaturkontrast, auch bekannt als Wechselbädertherapie, beinhaltet ein abwechselndes Eintauchen in heißes und kaltes Wasser, um die Erholung beim Sport zu unterstützen . Durch den schnellen Wechsel zwischen diesen Temperaturextremen soll die Therapie die natürlichen Heilungsprozesse des Körpers anregen, was sie zu einer beliebten Methode für Sportler und Menschen macht, die Muskelkater, Gelenkschmerzen und Stress lindern wollen.

Demzufolge ist die Wechselbadtherapie eine wirksame Strategie zur Verbesserung der allgemeinen sportlichen Leistung und zur schnelleren Erholung nach Wettkämpfen. Traditionell werden dabei zwei Becken verwendet, die mit kaltem bzw. warmem Wasser bei genau kontrollierten konstanten Temperaturen gefüllt sind . Die erforderlichen Einrichtungen und der erhebliche Wasserverbrauch schränken jedoch die Anwendung dieser Therapie im täglichen Sporttraining ein. Existierende tragbare Kühl- und Heizsysteme haben oft mit begrenzten Wärmeübertragungsraten zwischen dem Gerät und dem menschlichen Körper zu kämpfen und erfüllen nicht die Anforderungen für eine praktische Wechselbadtherapie.

Eine in Advanced Science veröffentlichte Studie verweist auf einen Durchbruch, der von einem Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Xiaoming TAO, Lehrstuhlinhaberin für Textiltechnologie an der School of Fashion and Textiles und Vincent und Lily Woo Professorin für Textiltechnologie an der Hong Kong Polytechnic University, erreicht wurde. Das Team hat ein neuartiges, tragbares System entwickelt, das auf einem flüssigkeitsdurchlässigen Gewebe basiert und eine schnelle Modulation der Hauttemperatur ermöglicht [1]. Das innovative System ermöglicht es Sportlern, die Vorteile der Wechselbadtherapie zu erleben, ohne dass sie tatsächlich ins Wasser eintauchen müssen.

Das System besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, darunter tragbare Fluidic Fabrics, ein kleiner Wassertank (mit einem Volumen von drei Litern, ausgelegt für ein Bein), ein Steuergerät zur Temperaturregulierung, eine Wasserpumpe und ein Verbindungsschlauch. Die tragbaren Fluidic Fabrics sind aus mehreren Schichten aufgebaut, um die Leistung zu optimieren. Zu diesen Schichten gehören eine äußere wärmeisolierende Gewebeschicht zur Verringerung der Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit und der Umgebung, eine mittlere Schicht aus flexiblem Wärmeübertragungspaneel (FHTP) und eine ultradünne innere Gewebeschicht, die in Kontakt mit der Haut steht. Die zentrale FHTP-Schicht besteht aus zwei laminierten Gewebestücken, die in einem Schritt miteinander verschweißt werden. Um einen gleichmäßigen und schnellen Kühl-/Wärmeeffekt zu erzielen, ist das FHTP sowohl mit schlangenförmigen als auch mit netzartigen Kanalmustern versehen.

Das System ermöglicht einen schnellen Wechsel zwischen Kühlung und Erwärmung innerhalb von zehn Sekunden auf einer Fläche von 0,3 Quadratmetern. Über eine Smartphone-App können die Nutzer das Temperaturtherapieprogramm starten, bei dem entweder warmes oder kaltes Wasser aus dem Tank in die Kanäle im Gewebe gepumpt wird, bevor es wieder in den Tank zurückgeführt wird. Jeder Therapiezyklus umfasst zwei verschiedene Modi: den Kaltmodus und den Warmmodus. Im Kaltmodus wird die Temperatur des zirkulierenden Wassers für eine Minute auf etwa 5 °C eingestellt. In diesem Modus absorbiert das zirkulierende Wasser Wärme von der Haut und der Umgebung. Im heißen Modus wird die Wassertemperatur für zwei Minuten auf 40 °C erhöht. Während dieser Phase wird die Wärme an die Haut und die Umgebung abgegeben.

Das tragbare Fluidikgewebe weist außergewöhnliche Wärmeübertragungseigenschaften auf. Während der Kältetherapie beträgt der gemessene Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Haut und dem Gewebe 98,5 W m-² K-¹. Diese Leistung entspricht einem beeindruckenden Wirkungsgrad von 92 % im Vergleich zum direkten Eintauchen in Wasser und übertrifft damit deutlich die Leistung vergleichbarer flüssigkeitsgekühlter Kleidungsstücke, die üblicherweise Wärmeübertragungskoeffizienten von 13 bis 37 W m-² K-¹ aufweisen. Insgesamt zeigt das FHTP eine starke Wärmeübertragungsleistung. Insbesondere erreicht die Wärmeübertragungseffizienz des FHTP bei der Kältetherapie bis zu 89 % und bei der Wärmetherapie etwa 55 %.

Diese Studie stellt einen bedeutenden Durchbruch bei der Entwicklung eines tragbaren Fluidikgewebes dar, das die Hauttemperatur in einem weiten Bereich von 5 °C bis 40 °C schnell modulieren kann. Zusätzlich zu seiner Wirksamkeit bei der Wechselbadtherapie bietet dieses innovative Fluidikgewebe ein erweitertes Anwendungspotenzial für das Wärmemanagement der Haut zu medizinischen Zwecken sowie in Extremsituationen, wie sie bei Brandschutzmaßnahmen auftreten.

Die Forschungsarbeiten wurden durch das Sport Science and Research Funding Scheme der Regierung der SVR Hongkong und des Hong Kong Jockey Club Charities Trust [Nr. P0042455] sowie durch den Endowed Professorship Fund der Hong Kong Polytechnic University [Nr. 847A] unterstützt. Die Datenquelle und der Code können auf Anfrage bei den entsprechenden Autoren angefordert werden.

Prof. Tao wurde von der Stanford University in sechs aufeinanderfolgenden Jahren von 2019 bis 2024 als eine der 2 % meistzitierten Wissenschaftler weltweit auf dem Gebiet der Werkstoffe anerkannt. In Anerkennung ihrer herausragenden Beiträge und ihres Fachwissens im Ingenieurwesen wurde sie 2025 zum Fellow der Hong Kong Academy of Engineering gewählt. Derzeit ist Prof. Tao Direktorin des Forschungsinstituts für intelligente, am Körper getragene Systeme an der Polytechnischen Universität Hongkong.

Quelle:

The Hong Kong Polytechnic University: Studie von Prof. Xiaoming TAO und Team.

„Intelligente Pyjamas“ zur Überwachung von Schlafstörungen © Luigi Occhipinti, Cambridge
21.02.2025

„Intelligente Pyjamas“ zur Überwachung von Schlafstörungen

Forscher haben bequeme, waschbare „intelligente Schlafanzüge“ entwickelt, mit denen Schlafstörungen wie Schlafapnoe zu Hause überwacht werden können, ohne dass dafür Pflaster, lästige Geräte oder der Besuch in einem Schlaflabor erforderlich sind.
 
Das von der Universität Cambridge geleitete Team hat gedruckte Stoffsensoren entwickelt, die die Atmung überwachen, indem sie winzige Bewegungen der Haut erkennen, selbst wenn der Schlafanzug locker um den Hals und die Brust getragen wird.

Die in die intelligenten Schlafanzüge eingebetteten Sensoren wurden mit einem „leichtgewichtigen“ KI-Algorithmus trainiert und können sechs verschiedene Schlafzustände mit einer Genauigkeit von 98,6 % erkennen, wobei normale Schlafbewegungen wie Hin- und Herwälzen ignoriert werden. Die energieeffizienten Sensoren benötigen nur eine Handvoll Schlafmuster, um erfolgreich den Unterschied zwischen normalem und unregelmäßigem Schlaf zu erkennen.

Forscher haben bequeme, waschbare „intelligente Schlafanzüge“ entwickelt, mit denen Schlafstörungen wie Schlafapnoe zu Hause überwacht werden können, ohne dass dafür Pflaster, lästige Geräte oder der Besuch in einem Schlaflabor erforderlich sind.
 
Das von der Universität Cambridge geleitete Team hat gedruckte Stoffsensoren entwickelt, die die Atmung überwachen, indem sie winzige Bewegungen der Haut erkennen, selbst wenn der Schlafanzug locker um den Hals und die Brust getragen wird.

Die in die intelligenten Schlafanzüge eingebetteten Sensoren wurden mit einem „leichtgewichtigen“ KI-Algorithmus trainiert und können sechs verschiedene Schlafzustände mit einer Genauigkeit von 98,6 % erkennen, wobei normale Schlafbewegungen wie Hin- und Herwälzen ignoriert werden. Die energieeffizienten Sensoren benötigen nur eine Handvoll Schlafmuster, um erfolgreich den Unterschied zwischen normalem und unregelmäßigem Schlaf zu erkennen.

Die Forscher sagen, dass ihre intelligenten Schlafanzüge für Millionen von Menschen, die im Vereinigten Königreich mit Schlafstörungen zu kämpfen haben, nützlich sein könnten, um ihren Schlaf zu überwachen und herauszufinden, wie er durch Änderungen des Lebensstils beeinflusst werden könnte. Die Ergebnisse werden in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Schlaf ist lebenswichtig für die menschliche Gesundheit, doch mehr als 60 % der Erwachsenen haben eine schlechte Schlafqualität, was zu einem Verlust von 44 bis 54 Arbeitstagen pro Jahr und zu einem geschätzten Rückgang des weltweiten BIP um ein Prozent führt. Schlafstörungen wie Mundatmung, Schlafapnoe und Schnarchen tragen wesentlich zur schlechten Schlafqualität bei und können zu chronischen Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und Depressionen führen.

„Schlechter Schlaf hat enorme Auswirkungen auf unsere körperliche und geistige Gesundheit, weshalb eine angemessene Schlafüberwachung unerlässlich ist“, sagte Professor Luigi Occhipinti vom Cambridge Graphene Centre, der die Forschung leitete. „Der derzeitige Goldstandard für die Schlafüberwachung, die Polysomnographie (PSG), ist jedoch teuer, kompliziert und nicht für den langfristigen Einsatz zu Hause geeignet.

Heimgeräte, die einfacher sind als PSG, wie z. B. Schlaftests für zu Hause, konzentrieren sich in der Regel auf einen einzigen Zustand und sind sperrig oder unbequem. Tragbare Geräte wie Smartwatches sind zwar bequemer, können aber nur die Schlafqualität messen und sind für die genaue Überwachung von Schlafstörungen nicht geeignet.
„Wir brauchen etwas, das bequem und einfach jede Nacht zu benutzen ist, aber ausreichend genau ist, um aussagekräftige Informationen über die Schlafqualität zu liefern“, sagt Occhipinti.

Bei der Entwicklung des intelligenten Pyjamas bauten Occhipinti und seine Kollegen auf ihrer früheren Arbeit an einem intelligenten Halsband für Menschen mit Sprachstörungen auf. Das Team hat die auf Graphen basierenden Sensoren für die Atemanalyse während des Schlafs neu konzipiert und mehrere Verbesserungen vorgenommen, um die Sensitivität zu erhöhen.

„Dank der von uns vorgenommenen Designänderungen sind die Sensoren in der Lage, verschiedene Schlafzustände zu erkennen und dabei das normale Hin- und Herdrehen zu ignorieren“, so Occhinpinti. „Die verbesserte Empfindlichkeit bedeutet auch, dass das intelligente Kleidungsstück nicht eng um den Hals getragen werden muss, was viele Menschen als unangenehm empfinden würden. Solange die Sensoren in Kontakt mit der Haut sind, liefern sie sehr genaue Messwerte“.    

Die Forscher entwickelten ein maschinelles Lernmodell namens SleepNet, das die von den Sensoren erfassten Signale nutzt, um Schlafzustände wie Nasenatmung, Mundatmung, Schnarchen, Zähneknirschen, zentrale Schlafapnoe (CSA) und obstruktive Schlafapnoe (OSA) zu erkennen. SleepNet ist ein „leichtgewichtiges“ KI-Netzwerk, das die Computerkomplexität so weit reduziert, dass es auf tragbaren Geräten ausgeführt werden kann, ohne dass eine Verbindung zu Computern oder Servern erforderlich ist.
„Wir haben das KI-Modell auf den Punkt gebracht, an dem wir die geringsten Rechenkosten mit dem höchsten Genauigkeitsgrad erzielen konnten“, so Occhinpinti. „Auf diese Weise können wir die wichtigsten Datenprozessoren direkt in die Sensoren einbetten.

Die intelligenten Schlafanzüge wurden an gesunden Patienten und solchen mit Schlafapnoe getestet und erkannten eine Reihe von Schlafzuständen mit einer Genauigkeit von 98,6 %. Durch die Veredlung der intelligenten Schlafanzüge mit einem speziellen Stärkeverfahren konnte die Haltbarkeit der Sensoren verbessert werden, so dass sie in einer normalen Waschmaschine gewaschen werden können.

Die neuesten Versionen der intelligenten Schlafanzüge sind auch in der Lage, Schlafdaten drahtlos auf ein Smartphone oder einen Computer zu übertragen.
„Schlaf ist so wichtig für die Gesundheit, und eine zuverlässige Schlafüberwachung kann der Schlüssel zu einer vorbeugenden Behandlung sein“, sagte Occhipinti. „Da dieses Kleidungsstück zu Hause und nicht in einem Krankenhaus oder einer Klinik getragen werden kann, kann es den Nutzer auf Veränderungen in seinem Schlaf aufmerksam machen, die er dann mit seinem Arzt besprechen kann. Schlafverhaltensweisen wie Nasen- oder Mundatmung werden bei einer NHS-Schlafanalyse normalerweise nicht erfasst, können aber ein Indikator für Schlafstörungen sein.“

Die Forscher hoffen, die Sensoren für eine Reihe von Gesundheitszuständen oder für den Einsatz zu Hause, z. B. zur Überwachung von Babys, anpassen zu können, und haben Gespräche mit verschiedenen Patientengruppen geführt. Sie arbeiten zudem daran, die Haltbarkeit der Sensoren für eine langfristige Nutzung zu verbessern.
Die Forschung wurde zum Teil von der EU Graphene Flagship, Haleon und dem Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Teil des UK Research and Innovation (UKRI), unterstützt.

Quelle:

Verweis:
Chenyu Tang, Wentian Yi et al. ‘A deep learning-enabled smart garment for accurate and versatile monitoring of sleep conditions in daily life.’ PNAS (2025). DOI: 10.1073/pnas.2420498122
Quelle: Sarah Collins, University of Cambridge; Übersetzung Textination mit KI

Dr. Alana James und Dr. Kelly Sheridan, Foto aufgenommen im FibER Hub Dr. Alana James und Dr. Kelly Sheridan, Foto aufgenommen im FibER Hub. Northumbria University
17.02.2025

Neues Forschungszentrum soll Ausmaß der Verschmutzung durch Mikrofasern untersuchen

Ein neu geschaffenes Forschungszentrum in Nordostengland wird das Ausmaß und die Umweltauswirkungen des Verlusts von Mikrofasern aus Textilien untersuchen.

Der Verlust von Mikrofasern aus Kleidung beim Waschen und Trocknen in der Maschine ist allgemein bekannt. Die winzigen Fasern schaden der Tierwelt und der Umwelt, wenn sie in den Boden, die Luft und die Gewässer gelangen.

Das auf dem Campus der Northumbria University im Zentrum von Newcastle gelegene Fibre-Fragmentation and Environment Research Hub (FibER Hub) ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Universität und dem Microfibre Consortium (TMC). Es wird eine Vielzahl von Textilien intensiv testen, um das Ausmaß des Mikrofaserverlusts unter verschiedenen Bedingungen und die damit verbundenen Umweltauswirkungen zu erforschen.

Ein neu geschaffenes Forschungszentrum in Nordostengland wird das Ausmaß und die Umweltauswirkungen des Verlusts von Mikrofasern aus Textilien untersuchen.

Der Verlust von Mikrofasern aus Kleidung beim Waschen und Trocknen in der Maschine ist allgemein bekannt. Die winzigen Fasern schaden der Tierwelt und der Umwelt, wenn sie in den Boden, die Luft und die Gewässer gelangen.

Das auf dem Campus der Northumbria University im Zentrum von Newcastle gelegene Fibre-Fragmentation and Environment Research Hub (FibER Hub) ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Universität und dem Microfibre Consortium (TMC). Es wird eine Vielzahl von Textilien intensiv testen, um das Ausmaß des Mikrofaserverlusts unter verschiedenen Bedingungen und die damit verbundenen Umweltauswirkungen zu erforschen.

Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass die Kleidung, die wir tragen, während ihrer gesamten Lebensdauer, von der Herstellung bis zum täglichen Tragen, Mikrofasern verliert. Selbst Mikrofasern aus Stoffen, die als „natürlich“ gelten, wie z. B. Baumwolle, können sich negativ auf die Umwelt auswirken, da bei den Herstellungsverfahren chemische Farbstoffe und Ausrüstungen in den Stoff eingebracht werden, so dass er nicht mehr in seinem ursprünglichen Zustand vorliegt.
Das in der Northumbria School of Design, Arts and Creative Industries angesiedelte FibER Hub verfügt über hochmoderne Geräte, die es den Forschern ermöglichen, genau zu verstehen, welche und wie viele Fasern ein Stoff in jeder Phase seines Lebenszyklus verliert.

In den letzten Jahren konzentrierten sich die Bemühungen auf die Quantifizierung des Mikrofaserverlustes beim Waschen von privaten Textilien im Haushalt. Diese neue Zusammenarbeit wird auf dem vorhandenen Wissen aufbauen und es durch die Erforschung zusätzlicher Umgebungsbedingungen, unter denen Textilien Fasern verlieren, vervollständigen.

Man hofft, dass die Forschungsergebnisse in die Entwicklung nachhaltigerer Textilien einfließen werden, um durch gezielte Maßnahmen während des gesamten Lebenszyklus die Freisetzungsrate zu verringern.

Die Arbeiten zu diesem Thema werden vom Microfibre Consortium (TMC) geleitet, einer wissenschaftlich ausgerichteten Non-Profit-Organisation, die den globalen Textilsektor durch das Microfibre 2030 Commitment und die Roadmap zusammenbringt (The Microfibre 2030 Commitment and Roadmap).

Das TMC verbindet die akademische Forschung mit der Realität der kommerziellen Lieferkette, um einen wissenschaftsgeleiteten Wandel in der Branche zu ermöglichen. TMC ist die erste und einzige Organisation, die sich voll und ganz auf dieses Thema konzentriert und im Namen ihrer 95 Unterzeichner arbeitet, zu denen globale Marken und Einzelhändler, Lieferanten und Nichtregierungsorganisationen gehören.

Der FibER Hub wurde im Rahmen des IMPACT+ Projekts entwickelt - einem multidisziplinären Netzwerk von Akademikern und Industrieexperten, das die Art und Weise, wie die Umweltauswirkungen in der Mode- und Textilindustrie gemessen und bewertet werden, hinterfragt.

Das 2023 ins Leben gerufene Projekt wird durch das britische Forschungs- und Innovationsprogramm NetworkPlus für zirkuläre Mode und Textilien finanziert und umfasst Wissenschaftler der Northumbria University, des King's College London und der Loughborough University, die eine Vielzahl von Fachbereichen wie Wasser-, Luft- und Bodenverschmutzung, forensische Wissenschaft, Design und Big Data abdecken.

An ihrer Seite arbeiten Vertreter globaler Modemarken wie Barbour, Montane und ASOS, der nachhaltigen Bekleidungsunternehmen Agogic und This is Unfolded, der Kampagnengruppen Fashion Revolution und WRAP sowie des Northern Clothing and Textile Network, des Newcastle City Council und der Newcastle Gateshead Initiative.

Dr. Alana James an der Northumbria University ist die leitende Forscherin des Projekts und sagte: „Diese strategische Partnerschaft spiegelt das Kernziel des IMPACT+ Netzwerks wider, indem sie sich auf Mikrofasern als übersehene und nicht gemessene Umweltschadstoffe konzentriert.“

„Die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Design- und Umweltwissenschaften wird unsere Forschung in die Lage versetzen, die Faserfreisetzung an der Wurzel zu reduzieren und gleichzeitig diese Erkenntnisse direkt in der Industrie umzusetzen.“

Dr. Kelly Sheridan ist Geschäftsführerin von TMC und außerordentliche Professorin für forensische Wissenschaft an der Northumbria University. Ihre Forschung konzentriert sich auf Textilfasern und Faserfragmentierung.

Sie sagte: „Die Zusammenarbeit mit dem FibER Hub ermöglicht es TMC, auf die interdisziplinären Fähigkeiten und technischen Möglichkeiten von Northumbria und dem IMPACT+ Team zurückzugreifen, um unser Wissensangebot für unsere Partner zu erweitern.“

„Durch diese Zusammenarbeit wird das TMC-Forschungsteam die Richtung für relevante Forschung vorgeben, die sich an den Bedürfnissen der Industrie orientiert, um über das hinauszugehen, was heute möglich ist, und robuste, weitreichende und umfassende Lebenszeitdaten zur Faserfragmentierung zu erstellen.“

 

 

Weitere Informationen:
Northumbria University Mikrofaseraustrag
Quelle:

Northumbria University

Medizinische Kleidung, Pixabay Bild: Sasin Tipchai auf Pixabay
11.02.2025

Medizinische Textilien mit Infektionsschutz

In Kooperation mit der Firma Heraeus entwickeln die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) Fasern und Textilien mit einem neuartigen Infektionsschutzsystem. Die Grundlage ist ein antimikrobieller Wirkstoffmechanismus, der von Heraeus einlizensiert wurde und unter dem Namen AGXX vertrieben wird. Die Kooperationsarbeit hat zum Ziel, die AGXX-Technologie optimal in textile Ausrüstungen und Beschichtungen zu integrieren und sie in faserverspinnbare Polymere einzubinden. Medizintextilien erhalten dadurch einen hochwirksamen und dauerhaften Schutz zur Vorbeugung gegen mikrobielle Infektionen.
 

In Kooperation mit der Firma Heraeus entwickeln die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) Fasern und Textilien mit einem neuartigen Infektionsschutzsystem. Die Grundlage ist ein antimikrobieller Wirkstoffmechanismus, der von Heraeus einlizensiert wurde und unter dem Namen AGXX vertrieben wird. Die Kooperationsarbeit hat zum Ziel, die AGXX-Technologie optimal in textile Ausrüstungen und Beschichtungen zu integrieren und sie in faserverspinnbare Polymere einzubinden. Medizintextilien erhalten dadurch einen hochwirksamen und dauerhaften Schutz zur Vorbeugung gegen mikrobielle Infektionen.
 
Die AGXX-Technologie basiert auf einem völlig neuen Wirkmechanismus. Er nutzt eine katalytische Redoxreaktion, die durch metallische AGXX-Partikel, bestehend aus Silber und Ruthenium, eingeleitet wird. In Wechselwirkung mit Luftfeuchtigkeit entstehen reaktive Sauerstoffspezies wie Peroxide. Das sind sauerstoffhaltige Moleküle mit sehr hoher Reaktionsbereitschaft. Sie töten effektiv Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen und sind ebenso wirksam gegen Viren.

Das Besondere an diesem Wirkmechanismus ist, dass sich die AGXX-Partikel nicht verbrauchen und keine Wirkstoffe freisetzen. Denn in etablierten antimikrobiellen Systemen, die auf der Freisetzung von Silberionen beruhen, ist genau diese Wirkstofffreisetzung zum Problem geworden: Die Freigabe der Silberionen-Konzentration ist kaum steuerbar und viele der etablierten Systeme halten den Vorgaben der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) nicht stand. Solche Systeme werden mittelfristig vom Markt verschwinden und müssen durch Alternativen ersetzt werden.

Neben der permanenten Wirksamkeit überzeugt die AGXX-Technologie zudem durch eine besonders breites Abwehrspektrum gegenüber Krankheitserregern und verhindert die Bildung von Resistenzen.
      
Die AGXX-Technologie von Heraeus hat bereits einen hohen Entwicklungsstand erreicht und findet Anwendung in verschiedenen industriellen Bereichen. AGXX-Partikel lassen sich grundsätzlich gut in verschiedene Materialien einarbeiten. Textilien, die im Medizinbereich verwendet werden, sind jedoch erhöhten Anforderungen ausgesetzt. Die Beständigkeit des antimikrobiellen Schutzmechanismus muss hoch sein, denn kontaminierte Textilien können über längere Zeit eine Quelle für Übertragung von Krankheitserregern sein. Dazu sollte eine Modifikation des textilen Materials, entweder über Oberflächenbehandlung (Ausrüstung oder Beschichtung) oder durch die Inkorporation von AGXX in Filamentgarne, bekleidungsphysiologisch nicht nachteilig sein. Denn eine Einschränkung der textilen Gebrauchseigenschaften dürfte bei den Trägern der Textilien keine Akzeptanz finden.

Die Einbindung von AGXX-Partikeln in textile Ausrüstungen und in faserverspinnbare Polymere steht im Mittelpunkt des gemeinsamen Forschungsansatzes der DITF und der Fa. Heraeus. Dabei werden nicht nur die optimalen Konzentrationen der AGXX-Partikel bestimmt, die besten Infektionsschutz ermöglichen sollen, ohne textilmechanische Kennwerte zu beeinträchtigen. Es werden zudem die technischen Voraussetzungen für die Entwicklung geeigneter Textilausrüstungen und für die Compoundierung von Polymerschmelzen geschaffen.

Die auf diese Weise hergestellten textilen Muster testet man in den DITF-eigenen Laboren auf ihre antimikrobielle und antivirale Wirkung. Hier zeigten Ausrüstungen bzw. Beschichtungen für Polyester- wie auch Polyamidgewebe überzeugende Ergebnisse. Die Compoundierung von AGXX in PA6-Polymerschmelze ermöglichte die Herstellung von Filamentfasern mit unvermindert guten Faserfestigkeitswerten.
Die Bestimmung textilmechanischer Kennwerte wie Scheuerbeständigkeit, Luftdurchlässigkeit und Maßänderung in Abhängigkeit der Anzahl von Waschzyklen ist derzeit noch in Arbeit. Es zeichnet sich aber ab, dass mit AGXX modifizierten Textilien eine beständige Wirksamkeit haben, ohne die Beschaffenheit des Textils übermäßig zu beeinflussen.

Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten sind ein wichtiger Beitrag zur Verminderung von Infektionsgefahr über medizinische Berufskleidung. Sie bilden die Grundlage für kommende industrielle Produktion eines langanhaltenden und zuverlässigen Infektionsschutzes von Textilien.

Quelle:

Quelle: DITF Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung
Kontakt: Dipl.-Ing. Cigdem Kaya, Kompetenzzentrum Textilchemie, Umwelt & Energie, Barrieretextilien

Foto FlyD, Unsplash
04.02.2025

Nachhaltige Textilien - der Weg in die Zukunft

Die hohe Abhängigkeit von fossilem Kohlenstoff, der damit verbundene hohe Kohlenstoff-Fußabdruck, niedrige Recyclingraten und Mikroplastik: Es zeichnen sich mehrere Lösungsansätze ab.

Die Entwicklung der Nachfrage nach Textilfasern von 1960 bis heute (siehe Abbildung 1 und Tabelle 1) zeigt, wie die Textilindustrie in dieses Dilemma geraten ist. Im Jahr 1960 waren etwa 95 % der Textilfasern natürlichen Ursprungs, aus biobasiertem Kohlenstoff, und es gab kein Problem mit Mikroplastik, alle Fasern waren biologisch abbaubar.

Die hohe Abhängigkeit von fossilem Kohlenstoff, der damit verbundene hohe Kohlenstoff-Fußabdruck, niedrige Recyclingraten und Mikroplastik: Es zeichnen sich mehrere Lösungsansätze ab.

Die Entwicklung der Nachfrage nach Textilfasern von 1960 bis heute (siehe Abbildung 1 und Tabelle 1) zeigt, wie die Textilindustrie in dieses Dilemma geraten ist. Im Jahr 1960 waren etwa 95 % der Textilfasern natürlichen Ursprungs, aus biobasiertem Kohlenstoff, und es gab kein Problem mit Mikroplastik, alle Fasern waren biologisch abbaubar.

Der explosionsartige Anstieg der Nachfrage - um 650 % zwischen 1960 und 2023 - konnte nur durch die synthetischen Fasern der Chemie- und Kunststoffindustrie gedeckt werden. Ihr Anteil stieg von 3 % im Jahr 1960 auf 68 % im Jahr 2023 und von weniger als 700.000 Tonnen auf 85 Millionen Tonnen/Jahr (The Fiber Year 2024). Die neuen Fasern deckten ein breites Eigenschaftsspektrum ab, konnten sogar bisher unbekannte Eigenschaften realisieren und vor allem konnten dank einer leistungsfähigen und innovativen Chemie- und Kunststoffindustrie die Produktionsmengen rasch gesteigert und verhältnismäßig niedrige Preise realisiert werden.
 
Gleichzeitig hat die Nachhaltigkeit abgenommen, der Kohlenstoff-Fußabdruck der Textilien hat sich deutlich vergrößert und das Problem des Mikroplastiks erfordert Lösungen.

Der erste Schritt wäre, den Anteil an nachwachsenden Fasern deutlich zu erhöhen, denn nur so lässt sich die Abhängigkeit von fossilem Kohlenstoff, vor allem in Form von Erdöl, verringern und damit der Kohlenstoff-Fußabdruck verkleinern. Doch wie kann dies erreicht werden? Nach der Definition der Renewable Carbon Initiative stammt erneuerbarer Kohlenstoff aus Biomasse, CO2 und Recycling: Aus oberirdischem Kohlenstoff. Damit wird das Kernproblem des Klimawandels angegangen, nämlich die Gewinnung und Nutzung von zusätzlichem fossilem Kohlenstoff aus dem Boden, der dann in die Atmosphäre gelangt.
 
Was können Baumwolle, Bastfasern und Wolle beitragen?
Die Baumwollfaserproduktion kann kaum gesteigert werden, sie stagniert zwischen 20 und max. 25 Millionen Tonnen/Jahr. Die Anbauflächen können nur wenig ausgeweitet werden, und die bestehenden Flächen werden durch die erforderliche Bewässerung versalzen. Mit Ausnahme von etwa 1% Bio-Baumwolle werden erhebliche Mengen an Pestiziden eingesetzt. Der Marktanteil der „präferierten“ Baumwolle - definiert durch eine Liste anerkannter Programme - wird nach Jahren des Wachstums von 27 % der gesamten Baumwollproduktion im Jahr 2019/20 auf 24 % im Jahr 2020/21 sinken. (Textile Exchange, Oktober 2022: Preferred Fiber & Materi-als Market Report) Bastfasern wie Jute (75 %), Flachs, Hanf, Ramie oder Kenaf würden einen enormen Schub an Technologieentwicklung und Kapazitätsinvestitionen erfordern und werden dennoch wahrscheinlich teurer bleiben als Baumwolle, einfach weil Bastfasern viel komplizierter zu verarbeiten sind, z. B. die Trennung der Faser vom Stängel, was bei Baumwolle als Fruchtfaser nicht notwendig ist. Als Quelle für Zellulosefasern werden Bastfasern teurer bleiben als Holz.

Obwohl Bastfasern nachhaltiger sind als viele andere Fasern, wird es wahrscheinlich keine große Veränderung geben - es sei denn, China setzt auf Bastfasern als Ersatz für Baumwolle. Entsprechende Pläne wurden aufgrund technologischer Probleme auf Eis gelegt.

Die Bedeutung von Man-made Cellulosefasern (MMCFs) oder einfach: Cellulosefasern
Die Produktion von Cellulosefasern ist in den letzten Jahrzehnten stetig gewachsen und hat im Jahr 2023 mit fast 8 Millionen Tonnen einen historischen Höchststand erreicht, der bis 2030 auf 11 Millionen Tonnen ansteigen soll. Cellulosefasern sind die einzigen biobasierten und biologisch abbaubaren Fasern, die ein breiteres Spektrum an Eigenschaften und Anwendungen abdecken und ihre Kapazität schnell steigern können. Als Rohstoffe können sowohl Frischholz als auch alle Arten von Zelluloseabfällen aus der Forst- und Landwirtschaft, Abfälle aus der Baumwollverarbeitung, Textilabfälle und Papierabfälle verwendet werden. Die Erhöhung des Anteils zellulosehaltiger Fasern wird daher eine entscheidende Rolle bei der Lösung der Nachhaltigkeitsherausforderungen in der Textilindustrie spielen.

Die Produktion von MMCFs umfasst Viskose, Lyocell, Modal, Acetat und Cupro. Der Marktanteil von FSC- und/oder PEFC-zertifizierten MMCF stieg von 55-60 % im Jahr 2020 auf 60-65 % aller MMCF im Jahr 2021. Der Marktanteil von ³eRecycling-MMCF³c stieg auf einen geschätzten Anteil von 0,5 %. Zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind im Gange. Infolgedessen wird erwartet, dass die Mengen an rezyklierten MMCF in den kommenden Jahren erheblich ansteigen werden. (Textile Ex-change, Oktober 2022: Preferred Fiber & Materials Market Report)

Die CEPI-Studie „Forest-Based Biorefineries: Innovative Bio-Based Products for a Clean Transition“ (renewable-carbon.eu/publications/product/innovative-bio-based-products-for-a-clean-transition-pdf/) wurden 143 Bioraffinerien in Europa ermittelt, von denen 126 in Betrieb und 17 in Planung sind. Die meisten von ihnen basieren auf chemischem Zellstoff (67 %) - dem Vorprodukt von Zellulosefasern. Die meisten Bioraffinerien befinden sich in Schweden, Finnland, Deutschland, Portugal und Österreich. Aber in 18 verschiedenen europäischen Ländern sind bereits Bioraffinerien in Betrieb oder geplant.

Der globale Bericht „Is there enough biomass to defossilise the Chemicals and Derived Materials Sector by 2050?“ (bevorstehende Veröffentlichung Ende Februar 2025, abrufbar unter: renewablecarbon.eu/publications) zeigt ein besonders hohes Wachstum bei Zellstoff (von 9 im Jahr 2020 auf 44 Millionen Tonnen im Jahr 2050; Wachstum von 406 %), Zellulosefasern (von 7 im Jahr 2020 auf 38 Millionen Tonnen im Jahr 2050; Wachstum von 447 %) und Zellulosederivaten (von 2 im Jahr 2020 auf 6 Millionen Tonnen im Jahr 2050; Wachstum von 190 %).

Biosynthetik - Biobasierte und CO2-basierte Synthesefasern
Um den Anteil der fossilen Kunstfasern weiter zu reduzieren, sind biobasierte Polymerfasern (auch „Biosynthetics“ genannt) aufgrund ihres breiten Eigenschaftsspektrums eine hervorragende Option - nur die Umsetzung wird Jahrzehnte dauern, da der Anteil heute nur unter 0,5 % liegt. Es gibt viele Optionen, wie Polyesterfasern (PLA, PTT, PEF, PHA), Polyolefinfasern (PE/PP), biobasierte PA-Fasern aus Rizinusöl. PTT zum Beispiel ist auf dem US-Teppichmarkt gut etabliert und PLA auf dem Hygienemarkt. Sie alle sind biobasiert, aber nur wenige sind auch biologisch abbaubar (PLA, PHA).
 
Biokunststoffe sind eine von vielen Anwendungen für biobasierte Polymere. Im Allgemeinen sind derzeit 17 biobasierte Polymere mit einer installierten Kapazität von über 4 Millionen Tonnen im Jahr 2023 kommerziell verfügbar. Zehn dieser biobasierten Polymere werden als Biokunststoffe verwendet, was zu einer Produktion von über einer Million Tonnen Biokunststoffen führt:
(nova report: Bio-based Building Blocks and Polymers - Global Capacities, Production and Trends 2023-2028, renewable-carbon.eu/publications/product/bio-based-buildingblocks-and-polymers-global-capacities-production-and-trends-2023-2028-short-version/).

Im Prinzip können viele Fasern auch aus CO2 hergestellt werden, aber hier müssen die Technologie und die Kapazitäten noch entwickelt werden, vielleicht parallel zur Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe aus CO2, die zur Pflicht werden.

Kreislaufwirtschaft - Recycling von Textilabfällen und Recycling von Fasern zu Fasern
Die Textilindustrie befindet sich an einem entscheidenden Punkt, an dem Nachhaltigkeit nicht mehr eine Option, sondern eine Notwendigkeit ist. Da die Umweltauswirkungen der Textilproduktion und -entsorgung immer deutlicher werden, wächst der Druck, die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zu übernehmen.

Eine vielversprechende Lösung ist das Faser-zu-Faser-Recycling, ein Verfahren, bei dem gebrauchte Textilien in neue, hochwertige Fasern umgewandelt werden, wodurch der Abfallkreislauf effektiv geschlossen wird. In der Europäischen Union wurden zwar erhebliche Fortschritte erzielt, doch gibt es nach wie vor Probleme, insbesondere bei der Ausweitung der Technologien, dem Fehlen von Sammelsystemen und der Handhabung von Textilien aus Mischfasern. In Europa fallen derzeit etwa 6,95 (1,25 + 5,7) Millionen Tonnen Textilabfälle pro Jahr an, von denen nur 1,95 Millionen Tonnen getrennt gesammelt und 1,02 Millionen Tonnen durch Recycling oder Verfüllung behandelt werden (Abbildung 3).
 
Das Recycling von Textilien verringert die Nachfrage nach neuen Fasern und den textilen Fußabdruck. Der Anteil der recycelten Fasern stieg leicht von 8,4 % im Jahr 2020 auf 8,9 % im Jahr 2021, was hauptsächlich auf einen Anstieg der PET-Fasern aus Flaschen zurückzuführen ist. Im Jahr 2021 wird jedoch weniger als 1 % des globalen Fasermarktes aus Pre- und Post-Consumer-Recycling-Textilien stammen (Textile Exchange, Oktober 2022: Preferred Fiber & Materials Market Report). Neue Vorschriften aus Brüssel für das Recycling in geschlossenen Kreisläufen, insbesondere das Recycling von Flaschen, könnten die Verwendung von PET-Fasern aus Flaschen in der Textilindustrie gefährden. Dies würde eine Verringerung der Recyclingraten in der Textilindustrie bedeuten, bis die Logistik und die Technologien für das Recycling von Textilien in großem Umfang vorhanden sind. Dies wird notwendig sein, um einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft zu leisten. Mehrere Forschungsprojekte sind im Gange, um Lösungen zu finden, und erste Pilotimplementierungen sind verfügbar.

Die Zukunft der nachhaltigen Textilien
Die nachhaltige Textilindustrie der Zukunft wird auf einem Fundament aus Baumwollfasern und schnell wachsenden Zellulosefasern aufgebaut sein, das später durch bio- und CO2-basierte Synthetikfasern (Biosynthetics") und hohe Recyclingraten für alle Faserarten stark unterstützt wird. Diese Kombination kann bis zum Jahr 2050 die meisten Kunstfasern auf fossiler Basis ersetzen.

Um die neuesten Informationen über Cellulosefasern zu erhalten, veranstaltet das nova-Institut jedes Jahr die „Cellulosefasertagung“, die das nächste Mal am 12. und 13. März 2025 in Köln stattfinden wird - dieses Jahr erstmals mit Biokunststoffen.

Quelle:

Michael Carus und Dr. Asta Partanen, nova-Institute (Deutschland)

Russell Holden, Pixabay
28.01.2025

Projekt zum Recyceln von Neoprenanzügen in Großbritannien

Die Universität Plymouth wird in Zusammenarbeit mit Circular Flow die Möglichkeiten für die Entwicklung einer britischen Neopren-Recyclinganlage untersuchen. Ein Plan zur Entwicklung der ersten Recyclinganlage für Neoprenanzüge im Vereinigten Königreich ist eines von acht neuen Projekten, die von Future Fibres Network Plus unterstützt werden.
 
Viele Wetsuits werden aus Neopren hergestellt - aber im Vereinigten Königreich gibt es derzeit keine Möglichkeit, sie zu recyceln, so dass jedes Jahr mehr als 380 Tonnen davon verbrannt oder deponiert werden. Das Neopren-Recyclingprojekt ist eines der acht vom Netzwerk geförderten neuen Miniprojekte.

Die Universität Plymouth wird in Zusammenarbeit mit Circular Flow die Möglichkeiten für die Entwicklung einer britischen Neopren-Recyclinganlage untersuchen. Ein Plan zur Entwicklung der ersten Recyclinganlage für Neoprenanzüge im Vereinigten Königreich ist eines von acht neuen Projekten, die von Future Fibres Network Plus unterstützt werden.
 
Viele Wetsuits werden aus Neopren hergestellt - aber im Vereinigten Königreich gibt es derzeit keine Möglichkeit, sie zu recyceln, so dass jedes Jahr mehr als 380 Tonnen davon verbrannt oder deponiert werden. Das Neopren-Recyclingprojekt ist eines der acht vom Netzwerk geförderten neuen Miniprojekte.
Unter der Leitung der Universität Plymouth und in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Circular Flow Ltd werden die Möglichkeiten für die Entwicklung einer britischen Neopren-Recyclinganlage untersucht, um die Surf- und Tauchindustrie kreislauffähiger und nachhaltiger zu machen. Circular Flow verfügt bereits über eine Anlage in Bulgarien, aber die Einrichtung einer weiteren Anlage im Vereinigten Königreich - dem Standort einiger der weltweit beliebtesten Surfgebiete - wäre eine bedeutende Verbesserung.

Dr Kayleigh Wyles, außerordentliche Professorin in Psychologie:    „Unser Projekt wird untersuchen, inwieweit britische Unternehmen daran interessiert sind, ausgediente Neoprenanzüge und Zubehörteile an eine britische Recyclingeinrichtung zurückzugeben, wo sie zu neuen und nützlichen Produkten verarbeitet werden können. Außerdem wollen wir die Bereitschaft der Verbraucher ermitteln, recycelte Neoprenprodukte zu kaufen und zu tragen, sowie die Logistik für die Entwicklung einer Recyclinganlage prüfen“.

„Viele derjenigen, die Neoprenanzüge kaufen und tragen, haben ein echtes Interesse an der Umwelt und damit an der Nachhaltigkeit dieser Produkte. Neoprenanzüge sind jedoch eines der am schwierigsten zu recycelnden Produkte, und die Möglichkeit, eine Recyclinganlage im Vereinigten Königreich zu eröffnen, ist sehr spannend“, so Emma Major-Mudge, Leiterin des Bereichs Vertrieb und kommerzielle Partnerschaften von Circular Flow.
 
Dr. Katie Major-Smith, eine an dem Projekt beteiligte Postdoktorandin, fügte hinzu: Letztendlich hoffen wir, die Kreislaufwirtschaft in der Wassersportindustrie zu fördern und Hunderte von Tonnen von Neoprenanzügen vor der Mülldeponie zu bewahren.

Wenn die Ergebnisse darauf hindeuten, dass es genügend Unterstützung für eine Neopren- Recycling-Anlage gibt, wird das Team ein Investitionspaket entwickeln, das Investoren beim Bau der Anlage helfen soll.

Das Future Fibres Network Plus, das die Umwelttechnologie in den Mittelpunkt des britischen Mode-, Bekleidungs- und Textilsektors rücken soll, ist ein Netzwerk unter der Leitung der Universität Exeter, die mit den Universitäten von Leeds, Huddersfield und Plymouth, der University of the Arts London und der UK Fashion and Textile Association (UKFT) zusammenarbeitet.
Über seinen flexiblen Fonds investiert das Future Fibres Network Plus insgesamt 1 Million Pfund in die acht Projekte.

Zu diesen Projekten gehört eine weitere Initiative, die von der Universität in Zusammenarbeit mit Plan B Recycling Technologies Ltd. geleitet wird und sich auf das Recyclingpotenzial von Polyesterfasern konzentriert.

Recyceltes Polyestergranulat ist aufgrund von Verunreinigungen durch andere Materialien oft von geringer Qualität. Im Rahmen des neuen Projekts wird ein Behandlungsverfahren vor dem Recycling entwickelt, um die Qualität des recycelten Polyesters zu verbessern.

Es wird sich mit den Hindernissen für das Faserrecycling befassen, das Ausmaß der Freisetzung von Mikrofasern bei der Wäsche untersuchen und einen Wissenspool zur Optimierung der Recyclingprozesse schaffen.

Das Future Fibres Network Plus ist Teil des Network Plus in Circular Fashion and Textiles, eines Zusammenschlusses von drei Teilnetzwerken, die sich zum Ziel gesetzt haben, die Mode- und Textilindustrie zu analysieren und zu nachhaltigen und verantwortungsbewussten Praktiken zu bewegen. Das Netzwerk Plus ist Teil des mit 15 Millionen Pfund dotierten UKRI-Programms für Circular Fashion and Textile (Kreislaufmode und Textilien).

Quelle:

University of Plymouth

20.01.2025

Textiles Tageslichtmanagement bei schräg stehender Wintersonne

Wenn sich derzeit die Sonne zeigt, stehen Beschattungstextilien vor besonderen Herausforderungen. Einerseits sollen sie in der dunklen Jahreszeit so viel Tageslicht wie möglich in die Räume lassen. Andererseits ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen so tief, dass das Licht besonders stark blendet – deutlich mehr als im Sommer. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) forschen mit speziellen Lichtmesstechniken an den passenden Beschattungstextilien.

Tageslicht fördert das Wohlbefinden und hat viele Vorteile gegenüber künstlicher Beleuchtung. Sinnvolles Tageslichtmanagement kann deshalb die Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit steigern. Da weniger Kunstlicht benötigt wird und solare Gewinne und Verluste für die Raumklimatisierung genutzt werden, spart Tageslichtmanagement auch Energie.

Wenn sich derzeit die Sonne zeigt, stehen Beschattungstextilien vor besonderen Herausforderungen. Einerseits sollen sie in der dunklen Jahreszeit so viel Tageslicht wie möglich in die Räume lassen. Andererseits ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen so tief, dass das Licht besonders stark blendet – deutlich mehr als im Sommer. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) forschen mit speziellen Lichtmesstechniken an den passenden Beschattungstextilien.

Tageslicht fördert das Wohlbefinden und hat viele Vorteile gegenüber künstlicher Beleuchtung. Sinnvolles Tageslichtmanagement kann deshalb die Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit steigern. Da weniger Kunstlicht benötigt wird und solare Gewinne und Verluste für die Raumklimatisierung genutzt werden, spart Tageslichtmanagement auch Energie.

Textile Tageslichtsysteme beeinflussen den Lichteinfall und sind vorwiegend beweglich ausgeführt. Zu den innenliegenden Systemen gehören zum Beispiel Rollos, Faltstores und Vorhänge. Außenliegende Systeme sind vor der Fassade geführte Raffstores, Markisen und Screens. Die DITF können in ihren Licht- und Dunkellaboren das Tageslichtverhalten präzise messen – auch über bestehende normierte Prüfverfahren hinaus. Eine in Denkendorf entwickelte Prüfmethode erlaubt die Neubewertung des Blendschutzes von Sonnenschutzeinrichtungen und ist zur Bestimmung des Abschirmwinkels in die Norm aufgenommen worden. Dieser Abschirmwinkel (cut-off angle) beschreibt, in welchem Ausmaß eine Sonnenschutzeinrichtung die Durchlässigkeit von direktem Licht ab einem bestimmten Einfallswinkel blockieren kann. In der aktuell gültigen Norm erfolgt die Quantifizierung des Blendschutzes durch die beiden Kenngrößen normaler und diffuser Lichttransmissionsgrad. Bei Sonnenschutzeinrichtungen mit einem Öffnungsgrad von 1-3 % kann eine Höherstufung in der Blendschutzklasse erreicht werden. Dies gilt für Abschirmwinkel von 65° oder kleiner. Die Bestimmung des Abschirmwinkels erfolgt durch eine winkelabhängige Messung des direkten Lichttransmissionsgrads. Bei der Prüfung wird das Sonnenschutztextil in einem modifizierten Messprobenhalter vom Nullpunkt aus solange gedreht bis der direkte Lichttransmissionsgrad unter einen festgelegten Schwellenwert fällt. Dieser Vorgang wird nach einer schrittweisen azimutalen Drehung der Messprobe, das heißt einer Drehung des Textils im Messprobenhalter, wiederholt. Es können je nach Symmetrieeigenschaften der Messprobe bis zu 29 Einzelmessungen zur Bestimmung des Abschirmwinkels nötig sein.

An den DITF stehen für Produktentwicklungen der Industrie Prüf- und Entwicklungsmöglichkeiten für weitere lichtmesstechnische Anforderungen wie Auflicht, selbstleuchtende Textilien und lichtleitende Textilien zur Verfügung.

Quelle:

Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf

Seidengarn Foto: LoggaWiggler from Pixabay
14.01.2025

Entsorgte Seidengarne können verschmutzte Wasserwege reinigen

Forschende der Cornell University haben eine elegante und nachhaltige Methode zur Reinigung von Gewässern entwickelt: die Wiederverwendung eines Abfallprodukts zur Entfernung eines anderen.

Forschende der Cornell University haben eine elegante und nachhaltige Methode zur Reinigung von Gewässern entwickelt: die Wiederverwendung eines Abfallprodukts zur Entfernung eines anderen.

Unter der Leitung von Larissa Shepherd, Ph.D., Assistenzprofessorin in der Abteilung für Human Centered Design im College of Human Ecology, hat das Team vorgeschlagen, ausrangiertes Seidengarn zur Entfernung von Farbstoffen und Öl aus dem Wasser zu verwenden. Untersuchungen an verschiedenen Formen von Seide - Gewebe, Garne und Fasern - ergaben, dass aus Seidengewebe aufgetrenntes Garn Methylenblau (MB), einen gängigen Textilfarbstoff, wesentlich schneller aus dem Wasser aufsaugt als andere getestete Formen von Seide.
 
Darüber hinaus kann das Seidengarn gereinigt und wiederverwendet werden. Shepherds Gruppe fand heraus, dass das Textil mindestens 10 Zyklen mit minimalem Funktionsverlust überstehen kann.
 
Shepherd ist Co-Autorin des Artikels „Waste Bombyx Mori Silk Textiles as Efficient and Reuseable Bio-Adsorbents for Methylene Blue Dye Removal and Oil-Water Separation,“, der im November 2024 in der Zeitschrift Fibers veröffentlicht wurde. Mitautoren sind Hansadi Jayamaha, Doktorand im Bereich der Faserwissenschaften, und Isabel Schorn, Studentin der Faserwissenschaften.

Jayamaha zufolge haben 12 Milligramm Seidenfilamentgarn eine 90 %ige MB-Farbstoffentfernungseffizienz innerhalb von 10 Minuten nach der Exposition, und zwar bei Konzentrationen von bis zu 100 Teilen pro Million, was wesentlich höher ist als die Effizienz anderer Formen - sogar von elektrogesponnenen Fasermatten oder Geweben, die mit den hohlen Seidenmikropartikelkugeln ausgerüstet sind, was eine Überraschung darstellte, so die Forschenden.

„Durch die Herstellung der Kugeln“, so Jayamaha, “schufen wir eine hydrophilere Oberfläche im Vergleich zum Seidengewebe, das eher hydrophob ist. Durch die Zerlegung des Gewebes in das Garnstadium schaffen wir eine größere Oberfläche, und das verbessert die Adsorption“.

Die Gruppe testete ebenfalls die Aufnahmefähigkeit von Seidentextilien für Öl und stellte fest, dass Noil-Gewebe (ein Textil, das Seidengarne enthält, die aus kurzen Fasern und nicht aus Filamenten bestehen) eine Ölaufnahmekapazität aufweist, die das Dreifache des ursprünglichen Gewichts des Gewebes für Maisöl und fast das Doppelte des Gewichts für Benzin beträgt.

Tests mit beiden Materialien haben gezeigt, dass das Material nach einem Funktionsverlust nach dem ersten Reinigungs- und Wiederverwendungszyklus seine Funktionalität über die folgenden neun Zyklen beibehält.

Die Gruppe fand heraus, dass diese Eigenschaft von Seide als Farbstoffadsorptionsmittel ohne chemische oder andere Veränderungen des Materials erreicht werden kann - es genügt, das Textilprodukt zu dekonstruieren.     

„Wenn man Seide recycelt, muss man sehr scharfe Chemikalien verwenden“, sagte Shepherd. „In unserem Fall verwenden wir nur die Stoffe selbst. Ja, wir müssen sie vielleicht aufdröseln, um den Nutzen zu erhalten, aber das ist viel besser, als diese aggressiven Chemikalien in die Umwelt zu bringen.“
Shepherd glaubt, dass „Kissen“, die Seidengarne aus ausrangierten Textilien und Reste aus dem Zuschneiden und Nähen in der Textilindustrie enthalten, ein wirksames Mittel zur Beseitigung von verschüttetem Material und Abfallstoffen sind, einschließlich MB-Farbstoff, der landwirtschaftliche Flächen und Wasserwege schädigt, wenn er versehentlich aus Textilfabriken freigesetzt wird.

„Wir haben erkannt, dass wir zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen können: Wir können Textilabfälle loswerden, was in der Textilindustrie im Allgemeinen ein großes Problem ist“, sagte Shepherd. „Und dann haben wir herausgefunden, dass es aufgrund seiner natürlichen, strukturellen Eigenschaften wirklich gut adsorbieren kann.“

Für diese Arbeit wurden die gemeinsam genutzten Einrichtungen des Cornell Center for Materials Research sowie die Cornell NanoScale Science and Technology Facility genutzt, einem Mitglied der National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, die von der National Science Foundation unterstützt wird. Diese Arbeit wurde teilweise durch ein Forschungsstipendium der American Association of Textiles Chemists and Colorists finanziert.

Quelle:

Tom Fleischman, Cornell Chronicle

fashion waste AI generated, Pete Linforth from Pixabay
07.01.2025

Studie fordert Neuordnung des städtischen Textilabfalls

Da die meisten gespendeten Kleidungsstücke exportiert oder weggeworfen werden, fordern Experten ein Umdenken im Umgang mit dem wachsenden Problem der Modeabfälle.

In einer bislang einzigartigen Studie, die in der Zeitschrift Nature Cities veröffentlicht wurde, ist untersucht worden, was mit Kleidung und anderen Textilien geschieht, wenn die Verbraucher sie in Amsterdam, Austin, Berlin, Genf, Luxemburg, Manchester, Melbourne, Oslo und Toronto nicht mehr benötigen.
 
In den meisten westlichen Städten von Melbourne bis Manchester wurde das gleiche Muster von Textilabfällen festgestellt, die exportiert, auf Deponien gelagert oder in die Umwelt entsorgt werden.

Da die meisten gespendeten Kleidungsstücke exportiert oder weggeworfen werden, fordern Experten ein Umdenken im Umgang mit dem wachsenden Problem der Modeabfälle.

In einer bislang einzigartigen Studie, die in der Zeitschrift Nature Cities veröffentlicht wurde, ist untersucht worden, was mit Kleidung und anderen Textilien geschieht, wenn die Verbraucher sie in Amsterdam, Austin, Berlin, Genf, Luxemburg, Manchester, Melbourne, Oslo und Toronto nicht mehr benötigen.
 
In den meisten westlichen Städten von Melbourne bis Manchester wurde das gleiche Muster von Textilabfällen festgestellt, die exportiert, auf Deponien gelagert oder in die Umwelt entsorgt werden.

Weltweit fallen jedes Jahr 92 Millionen Tonnen Textilabfälle an, und diese Menge könnte sich bis 2030 verdoppeln.
 
In karitativen Einrichtungen wird eine große Menge an Altkleidern umgeschlagen, aber die Studie ergab, dass viele von ihnen von schlechter Qualität sind und es sich finanziell nicht lohnt, sie vor Ort zu verwerten, so dass die Wohltätigkeitsorganisationen einige hochwertige Artikel verkaufen und den Rest wegwerfen oder exportieren.

In Melbourne exportieren Wohltätigkeitsorganisationen hochwertige, oft alte Second-Hand-Kleidung nach Europa und zwingen die unabhängigen Wiederverkäufer der Stadt, ähnliche Kleidung aus Europa oder den Vereinigten Staaten zu importieren.

Insgesamt berichten Wohltätigkeitsorganisationen und Sammler jedoch, dass die Qualität der Kleidung in den letzten 15 bis 20 Jahren stark abgenommen und das Wiederverkaufspotenzial abgenommen hat.
 
Die Mitautorin der Studie, Dr. Yassie Samie von der RMIT University, betonte, dass lokale Regierungen und Wohltätigkeitsorganisationen sich besser koordinieren müssen, um die Textilabfälle zu bewältigen.

„Wir sind daran gewöhnt, dass Wohltätigkeitsorganisationen die schwere Arbeit übernehmen, aber sie sind schon lange nicht mehr in der Lage, die Menge an gespendeter Kleidung zu bewältigen“, so Samie.

„Wohltätigkeitsorganisationen werden von sozialen Werten geleitet und müssen Mittel für ihre Programme aufbringen.

„Sie sind jedoch nicht in der Lage, die Menge an gebrauchten Textilien, die wiederverwendet und recycelt werden müssen, zu bewältigen.

„Angesichts der Rolle, die Wohltätigkeitsorganisationen in den Gemeinden spielen, ist es wichtig, dass sie über den direkten Weiterverkauf in Second-Hand-Läden hinausgehen und andere Geschäftsmodelle wie Tausch- und Reparaturzentren erkunden.

Überkonsum und Überangebot sind die Hauptursachen für Textilabfälle in Städten, die zwischen 33 % (Australien) und 97 % (Norwegen) der gespendeten Kleidung exportieren.

Die Zusammenarbeit in lokalen Netzwerken ist der Schlüssel
Die meisten Kommunalverwaltungen in den untersuchten Städten befassen sich nicht mit Textilabfällen, sondern stellen lediglich öffentliche Flächen und Lizenzen für gemeinnützige Sammlungen und kommerzielle Wiederverkäufer zur Verfügung.

In Städten wie Melbourne entsorgen die Kommunalverwaltungen Textilabfälle direkt auf Mülldeponien, anstatt sie in Recycling- oder Wiederverwendungseinrichtungen oder andere lokale Alternativen zu bringen.

„Das zeigt, dass Mechanismen und Anreize fehlen, um einen echten Systemwandel herbeizuführen“, sagt Samie.

In Amsterdam ist das Gegenteil der Fall: Die Stadtverwaltung kümmert sich um das Sammeln und Sortieren unerwünschter Kleidung und fördert das Sammeln aller Textilien, auch derer, die nicht wiederverwendet werden können.

Ab Januar 2025 müssen die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union getrennte Sammelsysteme für Alttextilien einrichten.

Die größten Verursacher von Textilabfällen pro Kopf, Australien und die USA, verfügen jedoch nicht über ein solches System.

Verbot von Modewerbung
Samie sagte, es sei wichtig, Anreize zu schaffen, um lokale Alternativen zu Fast Fashion zu fördern, einschließlich Wiederverkauf, Tausch und Reparatur.

„Nachhaltige Modeinitiativen wie Second-Hand-Händler haben es schwer, mit den großen Marketingbudgets und günstigen Standorten der Modemarken zu konkurrieren“, sagte sie.
 
„Es gibt Alternativen zu Fast Fashion, aber sie werden zu wenig gefördert, obwohl sie das Potenzial haben, den Textilabfall in den Städten deutlich zu reduzieren.

Um mehr Raum für diese Alternativen zu schaffen, fordern die Autoren der Studie ein Verbot von Modewerbung in Städten. „Ein Verbot von Modewerbung würde mehr Raum für die Förderung nachhaltigerer Alternativen schaffen“, so Samie.

Frankreich hat kürzlich ein Werbeverbot für Fast Fashion eingeführt, und bis 2030 wird jedes Kleidungsstück mit einer Strafe von bis zu 10 Euro belegt.

Samie erklärte, sie wolle mit lokalen Regierungen zusammenarbeiten, um bessere Verwendungsmöglichkeiten für ausrangierte Textilien zu finden.

Urban transitions towards sufficiency-oriented circular post-consumer textile economies“ von Katia Vladimi-rova, Yassie Samie, Irene Maldini, Samira Iran, Kirsi Laitala, Claudia E. Henninger, Sarah Ibrahim Alosaimi, Kelly Drennan, Hannah Lam, Ana-Luisa Teixeira, Iva Jestratijevic und Sabine Weber ist in Nature Cities erschienen (DOI: 10.1038/s44284-024-00140-7).

Weitere Informationen:
Textilabfälle Fast Fashion
Quelle:

Aеden Rаtcliffe, RMIT University

Heimtextil Trends Photo: Alcova für Heimtextil
20.12.2024

Storytelling & natürliche Schönheit - Lösungsansätze für den Handel

Preisdruck, Kaufzurückhaltung und ein veränderter Anspruch an die Langlebigkeit von Produkten. Weltweit sieht sich der Handel mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert. Die Heimtextil Trends 25/26, kuratiert von der Mailänder Designplattform Alcova, nehmen sich diesen bewusst an und liefern wertvolle Inspirationen und schlüssige Lösungsansätze. Diese finden Besucher*innen in der Trend Arena in der Halle 3.0 auf der Heimtextil vom 14. bis 17. Januar 2025.

Preisdruck, Kaufzurückhaltung und ein veränderter Anspruch an die Langlebigkeit von Produkten. Weltweit sieht sich der Handel mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert. Die Heimtextil Trends 25/26, kuratiert von der Mailänder Designplattform Alcova, nehmen sich diesen bewusst an und liefern wertvolle Inspirationen und schlüssige Lösungsansätze. Diese finden Besucher*innen in der Trend Arena in der Halle 3.0 auf der Heimtextil vom 14. bis 17. Januar 2025.

In ihren drei Themen – „Naturally Uneven”, „Radically Restructured” und „Regenerative” – rücken die Heimtextil Trends 25/26 wesentliche Werte wie Integrität, Langlebigkeit und ökologisches Bewusstsein in den Fokus. Diese Themen reflektieren, was für Kund*innen immer entscheidender wird: Produkte, die nicht nur durch Ästhetik überzeugen, sondern auch ethischen und ökologischen Ansprüchen gerecht werden. In der Trend Arena werden diese Ansätze live erlebbar – von den Materialqualitäten über Farben bis hin zu innovativen Produktionsprozessen. Händler*innen erhalten konkrete Inspirationen und Werkzeuge, um ihr Angebot gezielt auf den bewussteren Konsum auszurichten. Denn die Kaufentscheidungen der Verbraucher*innen sind klar: Langlebige, hochwertige Produkte, die gleichzeitig sozial- und umweltverträglich hergestellt wurden, stehen hoch im Kurs. Eine aktuelle Studie, durchgeführt vom IFH im Auftrag der Messe Frankfurt, bestätigt dies. Konsumenten werden zunehmend selektiver und wägen genau ab, bevor sie eine Kaufentscheidung treffen. Wenn sie sich für ein Produkt entscheiden, muss es in allen Bereichen überzeugen: langlebig, hochwertig, qualitativ – aber auch nachhaltig. Denn Nachhaltigkeit hat bei Heimtextilien für die Mehrheit in Europa einen hohen Stellenwert. Aspekte wie langlebige Produkte, recycelbare Materialien und Transparenz zählen dabei zu den entscheidenden Kriterien.

Die Schönheit des Unvollkommenen: „Naturally Uneven“
„Naturally Uneven“ feiert die Rohheit und Authentizität von Naturmaterialien. Stoffe wie Leinen, Hanf, Jute und Wolle stehen für organische Strukturen und handgefertigte Perfektion im Unperfekten. Kleine Unebenheiten und natürliche Maserungen machen jedes Stück einzigartig und erzählen Geschichten von Handwerkskunst und Ursprünglichkeit. Die Farbpalette betont diese natürliche Ästhetik: sanftes Grau wie unbehandelter Stein, ungebleichte Fasertöne und das zarte „Rose of Permanence“, das Bodenständigkeit und Zeitlosigkeit symbolisiert.

Innovation trifft Nachhaltigkeit: „Radically Restructured“
Dieses Thema zeigt, wie fortschrittliche Technologien und umweltbewusstes Design verschmelzen. Im Mittelpunkt stehen recycelte Materialien, die den Ressourcenverbrauch minimieren und neue Maßstäbe in der Textilproduktion setzen. Schwer und leicht, transparent und opak – diese Gegensätze schaffen ein faszinierendes Spiel von Struktur und Optik. Farblich dominieren mutige Töne wie „End of Petrol“ und „New Green Deal“, die den Umbruch visualisieren. Techniken wie 3D-Weben, Digitaldruck und Laserschneiden spiegeln die Innovationskraft wider, die diesen Ansatz prägt.

Kreislaufdenken neu definiert: „Regenerative“
„Regenerative“ verkörpert die Prinzipien von Erneuerung, Wachstum und Kreislauf für Kund*innen, die eine nachhaltigere Zukunft mitgestalten wollen. Hier findet sich ein Mix aus natürlichen, recycelten und biobasierten Fasern von Leinen, Hanf und recycelter Wolle bis hin zu Textilien, die upgecycelt oder wiederverwendet wurden. Handwerkliche Elemente und Techniken unterstreichen den Fokus auf Unvollkommenheit und Individualität, während Farben wie „Regenerative Azure“ oder „Repairable Green“ das Thema in seinen vielseitigen Facetten transportieren.

Weitere Informationen:
Heimtextil Trends Handel Einzelhandel
Quelle:

Messe Frankfurt