Hoofdstuk 1: E-textiel

Elektronisch textiel, ook bekend als e-textiel, zijn soorten stoffen die de mogelijkheid hebben om elektronische componenten zoals batterijen, lichten, sensoren en microcontrollers te bevatten. Ze moeten niet worden verward met slim textiel, dat zijn stoffen die zijn ontworpen met innovatieve technologieën die extra waarde bieden. Deze zijn niet te verwarren met slim textiel.

Elektronisch textiel is uniek ten opzichte van wearable computing omdat de focus ligt op de naadloze integratie van elektronische onderdelen zoals microcontrollers, sensoren en actuatoren met textiel in plaats van op de integratie van wearable computing in kleding. Bovendien hoeft elektronisch textiel niet per se draagbaar te zijn. E-textiel is bijvoorbeeld ook te vinden op het gebied van interieurontwerp.

In het gerelateerde onderwerp fibretronica onderzoeken onderzoekers manieren waarop elektrische en computationele activiteit kan worden opgenomen in de draden van textiel.

Cientifica Research heeft een nieuwe analyse uitgebracht die de markten voor op textiel gebaseerde draagbare technologieën onderzoekt, evenals de bedrijven die deze technologieën en de technologie die ze mogelijk maakt, creëren. Volgens de bevindingen van het artikel zijn er drie belangrijke generaties draagbare textieltechnologieën geweest:

"First-generation" systemen omvatten het naaien van een sensor in een kledingstuk. Deze strategie wordt nu gebruikt door bekende sportkledingfabrikanten, waaronder Adidas, Nike en Under Armour.

Items van de "tweede generatie" omvatten de sensor in de stof van het kledingstuk; voorbeelden van dergelijke producten zijn te vinden in recente releases van Samsung, Alphabet, Ralph Lauren en Flex.

Het eigenlijke draagbare apparaat zelf is de sensor in wearables van de "derde generatie". Om aan deze behoefte te voldoen, ontwikkelt een toenemend aantal bedrijven druk-, spannings- en temperatuursensoren.

Het is mogelijk dat in de toekomst toepassingen voor e-textiel worden gemaakt voor items die verband houden met sport en welzijn, evenals medische apparatuur voor het monitoren van patiënten. Andere opmerkelijke toepassingen voor technisch textiel zijn de mode- en entertainmentindustrie.

Sinds minstens duizend jaar geleden zijn er verschillende grondstoffen beschikbaar voor gebruik bij de productie van e-textiel, geleidende draden en geleidende stoffen. Vooral bekwame kunstenaars wikkelen al eeuwenlang dunne folies van edelmetalen, meestal goud en zilver, rond de draden van doek. Verschillende kledingstukken van koningin Elizabeth I bevatten bijvoorbeeld borduurwerk dat was gedaan met draden die in goud waren gecoat.

Aan het einde van de 19e eeuw, toen mensen zich begonnen te ontwikkelen en gewend raakten aan elektrische apparaten, begonnen ontwerpers en ingenieurs elektriciteit te combineren met kleding en sieraden. Ze ontwikkelden een reeks verlichte en gemotoriseerde kettingen, hoeden, broches en kostuums in deze periode.

Body Covering was een baanbrekende show die in 1968 werd tentoongesteld in het Museum of Contemporary Craft in New York City. De tentoonstelling richtte zich op de interactie tussen technologie en kleding en kreeg de naam 'Body Covering'. Het display toonde de ruimtepakken die door astronauten werden gebruikt, evenals kledingstukken die konden oplichten, opblazen en leeglopen, zichzelf verwarmen en koelen, en zichzelf opblazen en leeglopen.

1985 was het jaar waarin de eerste volledig geanimeerde trui werd geboren, die werd uitgevonden door uitvinder Harry Wainwright. De animatie in elk frame werd bestuurd door een microprocessor die in het shirt was ingebed, samen met glasvezel en leads. Het eindproduct was een cartoon die in full color werd afgedrukt en op de voorkant van het shirt werd getoond. In het jaar 1995 ging Wainwright verder met het uitvinden van de eerste machine waarmee glasvezel in stoffen kon worden bewerkt. Dit was het proces dat nodig was om genoeg te produceren voor massamarkten. In het jaar 1997 huurde Wainwright een Duitse machineontwerper genaamd Herbert Selbach van Selbach Machinery in om 's werelds eerste CNC-machine te produceren die in staat was om automatisch glasvezel in elk flexibel materiaal te implanteren. De eerste van een dozijn patenten op basis van LED / Optic-displays en apparatuur werd verleend in 1989, en de productie van de eerste CNC-machines begon in 1998 met de creatie van geanimeerde jassen voor Disney Parks datzelfde jaar. Met behulp van GSR-sensoren in een horloge dat via Bluetooth is verbonden met het ingebouwde machinewasbare display in een spijkerjasje, creëerden Wainwright en David Bychkov, de toenmalige CEO van Exmovere, in 2005 de eerste ECG bio-fysieke displayjassen. Deze jassen werden gedemonstreerd op de Smart Fabrics Conference, die werd gehouden in Washington, District of Columbia, op 7 mei 2007. Aanvullende slimme stoftechnologieën werden door Wainwright gepresenteerd op twee Flextech Flexible Display-conferenties die werden gehouden in Phoenix, Arizona. Deze technologieën demonstreerden infrarood digitale displays die machinaal waren ingebed in stoffen voor IFF (Identificatie van vriend of vijand). Deze technologieën werden gepresenteerd aan BAE Systems voor evaluatie in 2006 en wonnen een "Eervolle Vermelding" award van NASA in 2010 op hun Tech Briefs, "Design the Future" competitie. In 1999 besloten de medewerkers van MIT om de aandacht te vestigen op hun "Wearable Computer" -onderzoek door de onderzoekers hun werk te laten demonstreren terwijl ze volledig geanimeerde jassen droegen die het MIT-personeel voor hen had gekocht. Wainwright werd gevraagd om zijn stoffen creaties te demonstreren die van kleur veranderen met behulp van elke smartphone, bellers aangeven op mobiele telefoons zonder een digitaal display en WIFI-beveiligingsfuncties bevatten die portemonnees en persoonlijke items beschermen tegen diefstal. Wainwright kreeg de opdracht om te spreken op de Textile and Colorists Conference in Melbourne, Australië op 5 juni 2012. Tijdens zijn presentatie werd hem gevraagd om zijn stoffen creaties te demonstreren die van kleur veranderen met behulp van elke smartphone.

Rond het midden van de jaren 1990 begon een groep onderzoekers aan het MIT onder leiding van Steve Mann, Thad Starner en Sandy Pentland met het ontwikkelen van wat zij draagbare computers noemden. Deze apparaten waren klassieke stukjes computeruitrusting die op de een of andere manier op het lichaam waren aangesloten en op het lichaam werden gedragen. Als reactie op de technologische, sociale en ontwerpproblemen waarmee deze onderzoekers werden geconfronteerd, begon een andere groep aan het MIT, waaronder Maggie Orth en Rehmi Post, te onderzoeken hoe dergelijke apparaten op een elegantere manier in kledingstukken en andere zachte substraten kunnen worden verwerkt. Naast hun andere prestaties bedacht deze groep een techniek voor het borduren van elektrische circuits en onderzocht de mogelijkheid om digitale elektronica samen te voegen met geleidende materialen. Leah Buechley, een onderzoeker bij het MIT Media Lab, wordt gecrediteerd met de ontwikkeling van een van de eerste commercieel toegankelijke draagbare Arduino-gebaseerde microcontrollers. Dit apparaat staat bekend als de Lilypad Arduino.

E-textiel wordt opgenomen in de haute couture collecties en andere unieke projecten waar modebedrijven zoals CuteCircuit aan werken. De gebruiker van het Hug Shirt van CuteCircuit kan elkaar elektronische knuffels sturen door middel van sensoren die in het kledingstuk zijn ingebouwd.

De studie van elektronisch textiel kan worden onderverdeeld in twee primaire subgebieden, namelijk:

E-textiel zijn stoffen die traditionele elektronische componenten bevatten die erin zijn geweven. Deze componenten kunnen geleiders, geïntegreerde schakelingen, LED's, OLED's en conventionele batterijen omvatten.

E-textiel is elektronisch textiel waarin de elektronica direct in de textielsubstraten wordt verwerkt. Passieve componenten zoals kabels en weerstanden of actieve componenten zoals transistors, diodes en zonnecellen kunnen worden opgenomen in deze categorie elektronische componenten.

E-textiel bestaat voor het grootste deel uit geleidend garen, stof en textiel; de andere helft van de leveranciers en fabrikanten gebruikt echter geleidende polymeren (zoals polyacetyleen en polyfenyleenvinyleen).

De meeste e-textielprojecten, zowel in onderzoek als in commerciële toepassingen, zijn hybriden, wat betekent dat elektronische componenten die in het doek zijn ingebed, worden gekoppeld aan traditionele elektronische apparaten of componenten. Om maar een voorbeeld te geven, er zijn aanraakknoppen die volledig zijn opgebouwd uit textielvormen door gebruik te maken van geleidende textielweefsels. Deze aanraakknoppen worden vervolgens gekoppeld aan elektronische apparaten zoals muziekspelers of LED's die zijn geïnstalleerd op geweven geleidende vezelnetwerken om displays te produceren.

Fysiologische en omgevingsmonitoringsensoren die op stof zijn afgedrukt, zijn opgenomen in verschillende textielproducten.

Katoen, polyester, nylon en nylon met geïntegreerde functies zijn enkele van de klassieke materialen die kunnen worden gebruikt om slimme textielstof te maken. Modernere materialen, zoals Kevlar, kunnen ook worden gebruikt. Op dit moment is er echter veel interesse in materialen die elektrische geleidbaarheid hebben.

Stof met op textiel gebaseerde sensorelektronica en stof die conventionele sensorelektronica inkapselt, zijn de twee soorten slimme textielproducten (stof) die zijn gemaakt en onderzocht met het oog op gezondheidsmonitoring. Het is aangetoond dat weven kan worden gebruikt om elektrisch geleidend garen in een stof te steken om een textiel te krijgen dat kan worden gebruikt als een "draagbaar...