Kissen mit leitfähigen Garnen und Sensoren
©Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University

Smart Textiles

 

Textilien, die Sportler kühlen, Textilien, die sich wie ein Schalter an- und ausknipsen lassen und Stoffe, die Druck und Temperaturen messen: Es gibt viele interessante und verblüffende Zusatzfunktionen, die Smart Textiles heute erfüllen. Diese Textilien werden mit elektronischen Komponenten, mit leitfähigen Garnen und winzigen Sensoren ausgestattet und wandeln sich damit in Hightech-Produkte. Lange Zeit war diese Verknüpfung von Textilien mit elektronischen Komponenten eine Herausforderung. Es fehlte an Verfahren, um die Elektronik schnell und sicher auf den weichen Textilien zu fixieren. Auch war die Technik für den Alltagseinsatz nicht robust genug. Doch inzwischen haben Textilforscher viele haltbare und vielversprechende Smart Textiles entwickelt. Und jedes Jahr kommen neue faszinierende Anwendungen hinzu.

Es gibt fast nichts, was Smart Textiles nicht können, denn dank der Kombination mit verschiedenen Komponenten wie etwa elektronischen Bauteilen lassen sie sich mit vielen verschiedenen Funktionen ausstatten. So gibt es heute beispielsweise Textilien mit Sensorfunktion, mit der sich Bauteile aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) überwachen lassen. Der Markt für dieses Material wächst, weil es leicht und stabil ist und nicht korrodiert. So wurden im Jahr 2017 in der Luftfahrt weltweit rund 38.000 Tonnen, im Automobilbau 28.000 Tonnen und in der Architektur 6.000 Tonnen CFK verbaut. Bislang gibt es aber keine zuverlässigen Verfahren, mit denen die Beanspruchung des Materials während des Betriebes kontinuierlich gemessen werden kann. Um diese Lücke zu schließen wurden textile Sensorstreifen entwickelt, die bei der Fertigung der Bauteile in den CFK-Verbund integriert werden.

Gestrickte Roboterhaut

Um eine andere Art von Sensorik geht es in einem Projekt, in dem eine künstliche Sensorhaut für Roboter entwickelt wird. Die Sensorik soll verhindern, dass Industrieroboter Menschen zu nahe kommen oder gar verletzten. Basis dieser Haut ist ein gestricktes textiles Gitternetz, in das die Sensoren eingearbeitet werden. Dieses Gitter kann schnell und einfach an die Form eines Roboters angepasst und ihm wie eine Haut übergezogen werden.

LKW-Plane erzeugt Strom

Textile Lösungen können also auf verblüffend einfache Weise interessante Nischen besetzen. Das zeigt auch das Beispiel eines neu entwickelten photovoltaischen Glasfasergewebes. Mit verschiedenen Beschichtungsverfahren werden Solarzellen direkt auf dem technischen Textil hergestellt werden. Als Substrat kommen weder Glas noch Silizium, wie bei herkömmlichen Solarmodulen, zum Einsatz, sondern allein die robusten Textilien. Denkbar ist es, LKW-Planen zu beschichten, die die Anhänger oder Lkw während der Pausen autark mit dem Strom versorgen. Darüber hinaus könnten ganze Gebäudefronten zur Stromerzeugung beitragen, indem sie nicht wie bisher verputzt, sondern mit stromerzeugenden Abspanntextilien verkleidet werden. Bei Glasfassaden könnten Abschattungstextilien wie Rollos Hunderte von Quadratmetern in Stromerzeugungsflächen umwandeln.

Smartes Textil erkennt Keime

Um Textilien smart zu machen braucht es aber keineswegs immer elektronische Komponenten. So ist es möglich, Stoffe mit biochemischen Substanzen zu kombinieren – beispielsweise für medizinische Textilien, die von allein erkennen, wenn sie mit Bakterien und vor allem gesundheitsgefährdenden Keimen verschmutzt sind. Im einem aktuellen Projekt werden Textilien mit künstlichen DNA-Molekülen ausgestattet, die exakt zum Erbgut der Krankheitserreger passen. Diese DNA-Fragmente sind parallel auf der Oberfläche des Textils angeordnet. Dringen Keime mit passender DNA in das Gewebe ein, ändern die DNA-Fragmente ihre Ausrichtung. Dadurch entsteht Fluoreszenzstrahlung, womit die betreffenden Stellen sichtbar werden.

Es gibt fast nichts, was Smart Textiles nicht können, denn dank der Kombination mit verschiedenen Komponenten wie etwa elektronischen Bauteilen lassen sie sich mit vielen verschiedenen Funktionen ausstatten.

Johannes Diebel

Leiter Forschung, Forschungskuratorium Textil

Johannes Diebel, Leiter Forschung Forschungskuratorium Textil©FKT

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