Durchbruch bei Smart Textiles für Sensorik und Energiegewinnung

Stellen Sie sich einen Mantel vor, der Solarenergie einfängt, um Sie bei einem kalten Winterspaziergang warm zu halten, oder ein Hemd, das Ihre Herzfrequenz und Temperatur überwachen kann. Stellen Sie sich Kleidung vor, die Sportler tragen können, um ihre Leistungsdaten zu messen, ohne dass sie sperrige Batterien benötigen.

Forscher der University of Waterloo haben ein intelligentes Gewebe mit diesen bemerkenswerten Fähigkeiten entwickelt. Das Gewebe hat das Potenzial für Anwendungen zur Energiegewinnung, Gesundheitsüberwachung und Bewegungsverfolgung.

Das neue Gewebe kann Körperwärme und Sonnenenergie in Strom umwandeln, was einen Dauerbetrieb ohne externe Stromquelle ermöglichen könnte. Verschiedene Sensoren zur Überwachung von Temperatur, Stress und mehr können in das Material integriert werden.

Es kann Temperaturänderungen erkennen und eine Reihe anderer Sensoren zur Überwachung von Druck, chemischer Zusammensetzung und mehr einsetzen. Eine vielversprechende Anwendung sind intelligente Gesichtsmasken, die die Atemtemperatur und -frequenz überwachen und Chemikalien in der Atemluft erkennen können, um Viren, Lungenkrebs und andere Krankheiten zu identifizieren.

„Wir haben ein Gewebematerial mit multifunktionalen Sensorfähigkeiten und dem Potenzial, sich selbst mit Energie zu versorgen, entwickelt“, so Yuning Li, Professor am Fachbereich Chemieingenieurwesen. „Diese Innovation bringt uns näher an praktische Anwendungen für intelligente Gewebe.“

Im Gegensatz zu aktuellen tragbaren Geräten, die oft von externen Stromquellen oder häufigem Aufladen abhängig sind, hat diese innovative Forschung ein neuartiges Gewebe geschaffen, das stabiler, haltbarer und kostengünstiger ist als andere auf dem Markt erhältliche Gewebe.

Diese Forschung, die in Zusammenarbeit mit Professor Chaoxia Wang und Doktorand Jun Peng vom College of Textile Science and Engineering der Jiangnan University durchgeführt wurde, zeigt das Potenzial der Integration fortschrittlicher Materialien wie MXene und leitfähiger Polymere mit modernsten Textiltechnologien, um intelligente Gewebe für tragbare Technologien zu entwickeln.

Li, Direktor des Labors für druckbare elektronische Materialien in Waterloo, hob die Bedeutung dieses Fortschritts hervor, der der jüngste in der Reihe von Technologien der Universität ist, die die Grenzen der Medizin verändern.

„Die KI-Technologie entwickelt sich rasant weiter und bietet hochentwickelte Signalanalysen für die Gesundheitsüberwachung, die Lagerung von Lebensmitteln und Arzneimitteln, die Umweltüberwachung und vieles mehr. Dieser Fortschritt hängt jedoch von einer umfangreichen Datensammlung ab, die herkömmliche Sensoren, die oft sperrig, schwer und kostspielig sind, nicht leisten können“, sagte Li. „Gedruckte Sensoren, einschließlich solcher, die in intelligente Gewebe eingebettet sind, sind ideal für die kontinuierliche Datenerfassung und Überwachung. Dieses neue intelligente Gewebe ist ein Schritt nach vorn, um diese Anwendungen praxisnah zu machen.“

Die nächste Phase der Forschung wird sich darauf konzentrieren, die Leistung des Gewebes weiter zu verbessern und es in Zusammenarbeit mit Elektro- und Computeringenieuren mit elektronischen Komponenten zu versehen. Zu den künftigen Entwicklungen könnte eine Smartphone-App gehören, mit der Daten aus dem Gewebe verfolgt und an medizinisches Fachpersonal übertragen werden können, um eine nicht-invasive Gesundheitsüberwachung in Echtzeit und eine alltägliche Nutzung zu ermöglichen.

Die Studie erschien im Journal of Materials Science & Technology.