{"id":164472,"date":"2019-01-28T11:57:41","date_gmt":"2019-01-28T10:57:41","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=164472"},"modified":"2019-01-28T11:57:41","modified_gmt":"2019-01-28T10:57:41","slug":"konstante-leitfaehigkeit-in-dehnbaren-e-textilien","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/konstante-leitfaehigkeit-in-dehnbaren-e-textilien\/","title":{"rendered":"Konstante Leitf\u00e4higkeit in dehnbaren E-Textilien"},"content":{"rendered":"

An der Universit\u00e4t Innsbruck l\u00e4uft das Forschungsprojekt Nanostretch<\/em><\/a>. Ziel ist die Entwicklung dehnbarer elektronischer (E-) Textilien, sogenannter Stretchable Electronics<\/em>. Die Forscher arbeiten daran, eine konstante Leitf\u00e4higkeit zu erreichen, die bei Textilien aufgrund der Dehnbarkeit schwer herzustellen ist. Ihr Ansatz ist neuartig und basiert auf einer Metallbeschichtung im nanoskaligen Bereich.<\/p>\n

Die Erwartungen an Stretchable Electronics sind hoch. Der globale Markt soll bis 2017 auf sechshundert Millionen amerikanische Dollar wachsen. Das prognostiziert das auf neue Technologien spezialisierte britische Marktforschungsinstitut IDTechEx<\/em><\/a>. Dehnbare elektronische Textilien (E-Textilien) finden breite Anwendung in den Sektoren Medizin, Sport, Sicherheit sowie Energie-Erzeugung und \u2013Speicherung.<\/p>\n

Dehnbare E-Textilien<\/strong><\/h3>\n

Unter dehnbaren E-Textilien versteht man dehnbare Textilien mit integrierter Elektronik. Die Anforderung der Dehnbarkeit wird anhand eines T-Shirts nachvollziehbar. Dieses wird bei typischen Einsatzbedingungen gedehnt, geknautscht und gewaschen. F\u00fcr ein T-Shirt aus E-Textil bedeutet dies, dass die Leitf\u00e4higkeit unter all diesen Bedingungen ausreichend erhalten bleiben muss.<\/p>\n

Elektronische Systeme in E-Textilien werden mit miniaturisierten Leiterbahnen und elektronischen Bauteilen wie Sensoren und Aktoren sowie deren Anschluss-Stellen etabliert. Die Integration der Elektronik erfolgt durch das Einweben, -stricken oder \u2013sticken bzw. Aufdrucken der Bauteile. Wobei bisher speziell konzipierte leitf\u00e4hige Tinten sowie dehnbare Dr\u00e4hte oder Garne eingesetzt wurden.<\/p>\n

Die integrierten Sensoren k\u00f6nnen auf K\u00f6rper- und Umgebungsimpulse reagieren. Beispiele f\u00fcr Impulse sind Feuchtigkeit, Temperatur, Druck oder Gas. Die Impulse werden in Form von Daten dokumentiert und\/oder initiieren \u00fcber Auktoren programmierte Aktionen. Ein auf K\u00f6rper-Impulse reagierender Sensor kann zum Beispiel Aspekte wie Herzfrequenz, K\u00f6rper-Erw\u00e4rmung oder G\u00e4nsehaut aufzeichnen.<\/p>\n

Dehnbare Leiterbahnen<\/strong><\/h3>\n

Grundvoraussetzung f\u00fcr die Funktion von dehnbaren E-Textilien ist die Realisierung von dehnbaren Leiterbahnen. Bis jetzt ist die Entwicklung von E-Textilien, die auch im gedehnten Zustand noch ausreichend leitf\u00e4hig sind, noch nicht gelungen, erkl\u00e4rt Dr. Tung Pham<\/em> vom Institut f\u00fcr Textilphysik und Textilchemie<\/em> an der Universit\u00e4t Innsbruck<\/em>. Er arbeitet seit einem Jahr am Projekt Nanostretch<\/em>, in dem er dehnbare leitende Textilien basierend auf nanostrukturierten Vorlagen entwickeln will. Projektpartner sind vier Wirtschaftsunternehmen: Texible GmbH<\/em><\/a>, V-Trion GmbH<\/em><\/a>, Grabher G\u00fcnter Textilveredlungs GmbH<\/em><\/a> und J. Zimmer Maschinenbau Gesellschaft m.b.H.<\/em><\/a><\/p>\n

Herausforderung bei der Realisierung von dehnbaren leitf\u00e4higen Materialien ist es, eine Balance zwischen elektrischer Leitf\u00e4higkeit und Flexibilit\u00e4t sowie Komfort des Textils herzustellen. Ein Kupferdraht oder eine dicke Beschichtung zum Beispiel w\u00fcrden das Textil steif und unkomfortabel machen.<\/p>\n

Nanoskalige Metallkeime<\/strong><\/h3>\n

Das Projekt basiert auf dem Vorhaben, mittels nanoskaligen Metallkeimen eine Kupfermetallschicht nicht auf das Gewebe aufzubringen, sondern in das Gewebe hinein; das hei\u00dft, die einzelnen Fasern zu erreichen, aus denen das Garn besteht. \u201eDie Struktur des Garns ist von verschieden langen Fasern gepr\u00e4gt. Die Fasern haben einen Durchmesser von zehn bis zwanzig Mikrometer, dadurch sind diese flexibel und greifen ineinander\u201c, erkl\u00e4rt Pham.<\/p>\n

Stromlose Beschichtung
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Die Beschichtung soll mit Kupfer-Metallkeimen und stromlos erfolgen. Normalerweise geschieht die Metallisierung von Oberfl\u00e4chen im Strombad, wie dies etwa bei Chrom der Fall ist, so Pham. Er will die Beschichtung \u00fcber eine chemische Reaktion erreichen. Der Vorgang ist in einem fl\u00fcssigen Metallsalzbad vorzustellen, in dem das Metall durch Reduktion auf das Gewebe aufgetragen wird. Die Leitf\u00e4higkeit wird durch die Bildung von leitf\u00e4higen Metallschichten in der Dimension von einigen hundert Nanometern realisiert.<\/p>\n

Die Beweglichkeit der Fasern innerhalb des Garns erm\u00f6glicht auch in der Dehnung einen Kontakt. Dadurch bleiben die elektrisch leitenden Eigenschaften der elastischen Textilstruktur aufrecht.<\/p>\n

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Im Foto ist eine d\u00fcnne Kupferschicht auf einem Gewebe zu sehen. Die Metallbeschichtung \u00fcberzieht das E-Textil nicht mit einer geschlossenen Oberfl\u00e4che sondern dringt \u00fcber die Fasern in das Garn ein. Das Textil bleibt flexibel und auch bei Dehnen, Knautschen und Waschen leitf\u00e4hig. (c) Universit\u00e4t Insbruck<\/figcaption><\/figure>\n

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Tintenstrahldruck<\/strong><\/h3>\n

Die Methode ist sowohl f\u00fcr das fl\u00e4chendeckende Einbringen von Metallbeschichtungen anzuwenden, als auch f\u00fcr Stromlinien, die mittels nanostrukturierter Paste im Tintenstrahldruck eingebracht werden. Dazu ist ein Template erforderlich – eine Vorlage f\u00fcr einen Schaltkreis, der am Computer konzipiert wird.<\/p>\n

In diesem Fall wird die leitf\u00e4hige Metallschicht nicht fl\u00e4chendeckend eingebracht, sondern nach Vorlage. Also da, wo diese erforderlich ist. Dadurch bleibt das Textil noch flexibler und doch leitend. Zitat: \u201eDie Stromlinien sollen so schmal und flach wie m\u00f6glich sein. Wir wollen den Strom von a nach b transportieren, aber kein steifes Textil.”<\/p>\n

Umweltfreundlich<\/strong><\/h3>\n

Das Forschungsprojekt Nanostretch<\/em> befindet sich im ersten Jahr und l\u00e4uft noch bis 31.1.2021. Die Ergebnisse sollen ein grunds\u00e4tzliches Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die Formationsmechanismen von Vorlagen f\u00fcr nanostrukturierte Metallkeime liefern. Dar\u00fcberhinaus soll das Projekt zur Entwicklung einer umweltfreundlichen und \u00f6konomischen Technologie f\u00fchren, die es erm\u00f6glicht, technische Konzepte in definierte Anwendungen zu implementieren.<\/p>\n

Ziel der neuen Technologie ist es, Fasern leitende Eigenschaften zu verleihen, die bei Dehnung ausreichend erhalten bleiben. Wesentliche Aspekte der Metallbeschichtung sind:<\/p>\n