Die ETH-Zürich Elektro – Wissenschaftler haben intelligente Textilien entwickelt, bei denen die elektronischen Teile, wie Sensoren und leitende Fäden, bereits eingewoben sind. Der Vorteil der innovation: Das Gewebe lässt sich auf gebräuchlichen Bandwebemaschinen in grossem Massstab herstellen – und waschen.
Das Stoffband enthält eingewobene Leiterbahnen und elektronische Bauteile wie Temperatursensoren. (Bild: Peter Rüegg / ETH Zürich)
Schon länger experimentieren Forscher mit «intelligenten» Textilien, indem sie elektronische Standardbauteile integrieren. Meist werden die Elektronikbauteile jedoch nur auf herkömmliche Kleidungsstücke wie Jacken oder T-Shirts aufgesetzt oder eingenäht, was letztlich unter anderem an einem praktischen Nachteil scheitert: Solche Textilien lassen sich schlecht waschen. Zudem braucht es viel Handarbeit, um sie herzustellen, was die Kleider dementsprechend verteuert.
Wissenschaftler des Wearable Computing Labs von Professor Gerhard Tröster sind nun aber einen Schritt weitergegangen. Sie haben eine neue Technologie entwickelt, um Dünnfilmelektronik und miniaturisierte kommerziell erhältliche Chips auf Plastikfasern aufzubauen. Den Forschern ist es schliesslich gelungen, eine Vielzahl von Mikrochips und weiteren mikroelektronischen Elementen direkt in die textile Architektur des Stoffs zu integrieren. Um die E-Fasern mit herkömmlichem Garn zu verweben, verwendeten die ETH-Wissenschaftler in der Industrie gebräuchliche Textilmaschinen.
Smarte Textilien unter der Lupe: Zu erkennen sind die eingewobenen Plastikfäden, in welche Temperatursensoren integriert sind (Bild: K. Cherenack / ETH Zürich)
Die ETH-Forscher sind sich zwar bewusst, dass smarte Textilien keine Novität sind. Die Art und Weise aber, wie sie elektronische Bauteile in das Gewebe eingebettet haben, ist ein ganz neuer Ansatz, insbesondere auch, weil die funktionalen Stoffbahnen ohne Handarbeit angefertigt werden sollen, damit das Vorgehen industriell interessant wird.
Vorerst haben die ETH-Forschenden zwei Demonstrationsobjekte erstellt: ein Tischtuch mit Temperatur- und Feuchtesensoren und eingewebten LEDs sowie ein Unterhemd, das die Körpertemperatur misst. Sowohl auf die Tischdecke als auch auf das T-Shirt haben die ETH-Forscher ein Stück funktionale Stoffbahn aufgenäht und an Messgeräte angeschlossen. Damit konnten sie zeigen, dass ihr Prinzip funktioniert.
Trotz eingewobenen Elektronikbauteilen ist das Gewebe kleidsam und faltbar: Es fühlt sich wie normaler Stoff an, so dass Kleider aus diesem Material im täglichen Leben getragen werden können. Die Mikrochips, die auf den Plastikbändern sitzen, sind ummantelt. Dies ermöglicht es, das Gewebe bei 30 Grad mit einem milden Waschmittel in einer Waschmaschine mehrere Male zu waschen, ohne dass die E-Fasern ihre Funktionen einbüssen.
Die Entwicklung der neuartigen elektronischen Sensorfasern ist Teil des Projektes TexInTex innerhalb der Schweizer nano-tera.ch -Initiative.