E-textilie

Svítící doplňky LED zašité do dámské módy E-textilie, Elektronické textilie (electronic textiles / smart garments / smart clothing / smart textiles / smart fabrics) umožňují zabudování elektronických funkcí, resp. mikroelektronických zařízení, včetně senzorů teploty, plynů, fotovoltaických komponent, baterií, případně módních doplňků ze svíticích LED diod.

Historie e-textilií

Vnější polovina konektoru typu patentka (snap fastener). +more Často se používá pro rychlé spojování mezi e-textilem a oddělitelnou elektronickou komponentou Elektronické textilie mohou být odlišné od nositelné elektroniky, jelikož je zde důraz na integraci textilií s elektronickými komponentami, jako mikrokontrolery, senzory a aktuátory. Navíc, e-textilie nepatří pouze pod nositelnou elektroniku. E-textilie lze využívat rovněž při návrhu interiérů. Příslušná oblast vláknové elektroniky (fibretronics) zkoumá jak elektronické a výpočetní funkce mohou být integrovány do textilních vláken. Rozlišují se 3 generace textilních nositelných technologií:.

1. "První generace" - senzor je přichycen k oděvu. Tento přístup je používán pro sportovní oděvy Adidas, Nike atp.

2. "Druhá generace" - senzory jsou zabudovány do oděvu, např. do výrobků od Samsung, Alphabet, Ralph Lauren atp.

3. "Třetí generace" - oděv má funkci senzoru. Řada společností nabízí pro tyto účely senzory tlaku, deformace a teploty.

Kategorie e-textilií

Oblast e-textilií lze rozdělit na dvě hlavní kategorie:

* E-textilie s klasickými elektronickými komponentami, např. vodiče, integrované obvody, svítící diody LED, organické diody OLED a konvenční baterie zabudované do oděvů. +more * E-textilie s elektronikou integrovanou přímo do textilních substrátů. Takto lze zahrnovat pasivní komponenty, jako vodiče a rezistory nebo aktivní komponenty např. tranzistory, diody a solární články.

Většina vývojových a komerčních projektů s e-textiliemi jsou hybridní, tedy elektronické komponenty jsou zabudovány do textilií a jsou připojeny ke klasickým elektronickým zařízením nebo komponentám. Např. +more některé tlačítkové ovladače mohou být plně textilní (jejich konstrukce používá vodivou textilní přízi). Ovládaná zařízení mohou být hudební přehrávače nebo diody LED, uchycené na tkanině z vodivých vláken tak, že mohou tvořit různě složité displeje. Monitorování fyziologických nebo environmentálních parametrů lze provádět pomocí tištěných senzorů, které byly integrovány do textilií, např. bavlny, neoprenu atp. E-tkanina s vodivými nitěmi. Nahoře: surová, dole: laminovaná.

Vláknová elektronika (fibretronics)

Obdobně jako v klasické elektronice, vyžaduje konstrukce elektronických vlastností na textilních vláknech použití vodivých a polovodičových materiálů typu vodivé textilie. Řada komerčně dostupných vláken obsahuje pro tkaní nebo šití mezi textilními vlákny kovová vlákna. +more Jelikož kovy a klasické polovodiče jsou tuhé materiály a nejsou tedy vhodné pro aplikace s textilními vlákny, z důvodu častého napínání a ohýbání při běžném použití. Jedním z nejdůležitějších problémů je, že e-textilie je nutno omývat/prát. Elektrické komponenty by bylo nutné izolovat při praní, aby se zabránilo jejich poškození. Nová třída elektronických materiálů, vhodnějších pro e-textilie je jedna třída organických elektronických materiálů, protože se mohou chovat jako vodiče a rovněž jako polovodiče. Laboratorně byly vyzkoušeny: Elektrovodivá pletenina z postříbřené polyamidové příze (5 ohm/sq), cca 1 000 x zvětšena * tranzistory z organických vláken, které neobsahují žádné kovové komponenty a jsou kompatibilní s textilní výrobou; * solární články (solar cells) z organických vláken.

Na snímcích vpravo je * laboratorně vyrobená tkanina (z roku 2016) z bavlněné osnovy protkané pruhy z uhlíkových (vodič) a skleněných nití (nevodič) a * průmyslově vyráběná pletenina z postříbřeného polyamidu s vysokou elektrovodivostí (z roku 2020)

Uhlíková nanovlákna

Uhlíková nanovlákna lze mj. použít na výrobu speciální elektronické textilie. +more Jde vlastně o uhlíkové nanotrubice, CNT (carbonnanotubes). Přízi CNT lze použít např. na výrobu:.

* Senzorů (měření napětí a teploty); * Pružných superkondenzátorů (např. zdroje energie pro přenosné e-přístroje); * Aktuátorů (např. umělé svaly).

Senzorové systémy založené na e-textiliích

Jde o flexibilní, otevřené senzorové mobilní systémy umožňující integraci do pracovních oděvů, uniforem i jiného oblečení, které mohou monitorovat životní funkce člověka i vlastnosti prostředí, ve kterém se člověk nachází. Profesionální e-oděvy jsou určeny pro sportovce, vojáky, policii, hasiče atp.

V odborných publikacích je asi od začátku 21. století popisováno několik druhů textilních senzorů, na kterých elektrovodivé textilie snímají určité fyzikální hodnoty a transformují je na elektrický signál. +more Uvádějí se např. systémy: * kapacitní (kapacita dvou elektrod z textilních materiálů se mění v závislosti na vzájemné vzdálenosti) * teplotní (u dvou textilií z různých kovů s různou teplotou se měří na místě jejich zkřížení napětí nebo odpor) :jako teplotní senzor se dá použít také systém Bragg (mřížky z optických vláken) * senzory na měření vlhkosti zjišťují množství páry.

V letech 2002 -2005 byl s podporou EU (1,8 milionů €) realizován projekt WEALTHY s celkovými náklady cca 4 miliony €. V rámci projektu byly vyvinuty nové druhy textilních senzorů, ze kterých se přenášejí signály bezdrátově na přenosný monitor. +more Senzory jsou součástí zařízení určeného především pro medicínské účely. Úspěšné testy byly provedeny s pacienty po kardiologických zákrocích a s vojáky při extrémním fyzickém zatížení.

Senzory se dají zhotovit a integrovat (se speciálním knowhow) do textilních výrobků tkaním, pletením, vyšíváním, povrstvováním, šitím i digitálním tiskem.

Použití e-textilií

Ponožky s elektrovodivýmí nitěmi zahřívanými bateriemi * Monitorování životních funkcí (pacientů), např. +more tepové frekvence, dýchání, teploty. * Snímání ECG, kdy příslušné snímací elektrody, vlhčené gelem, jsou vyrobeny z e-tkaniny. * Sběr dat při sportovních aktivitách. * Monitorování osob, které manipulují s nebezpečnými materiály. * Sledování dětí pomocí GPS. * Sledování polohy vojáků při akci. * Sledování vojáků s neprůstřelnou vestou (dopad kulek). * Monitorování zdravotního stavu pilotů nebo řidičů (nákladních) automobilů. * Monitorování pacientů po závažném zákroku. * Inovativní módní e-doplňky. * Obnovení (poškozeného) smyslového vnímání.

Příklady použití ve 2. dekádě 21. století

Na českém trhu jsou (v roce 2019) některé komerčně vyráběné e-textilie (svrchní oděvy, spodní prádlo, ponožky, rukavice, ložní prádlo).

Laboratorně vyrobené zátažné pleteniny s vodivými nitěmi ze stříbrných vláken byly testovány na odolnost proti praní a sušení (30x) a proti opakovanému natahování a ohýbání (1000x). Výsledky ukazují, že pleteniny tohoto druhu jsou (po určitých úpravách) prakticky použitelné. +more Všeobecnému rozšíření e-textilií brání nutnost použití poměrně rozměrných, rigidních akumulátorů, potřeba častého dobíjení a vysoká cena produktů.

Související technické normy

Technická komise IEC/TC 124, Nositelná elektronická zařízení a technologie se zabývá normalizací v oblasti nositelných elektronických zařízení a technologií. Pracovní skupina IEC TC 124/WG 2, E-textilie je zaměřena na vypracování metod hodnocení pro textilie, materiály, zařízení a systémy s elektrotechnickými funkcemi (funkcionalitami). +more Připravovaný soubor dokumentů bude mít označení IEC 63203.

Odkazy

Reference

Literatura

Dias: Electronic Textiles, Woodhead Publishing 2015, ISBN 978-0-08-100201-8

Související články

Elektronické zdravotnictví * Elektrovodivé příze z uhlíkových nanotrubic * Internet věcí * Monitor životních funkcí * Nositelná elektronika * Oděv * Ochranný oděv * Technické textilie * Textilie

Externí odkazy

Co to jsou smart textilie. (http://www. +moreenviweb. cz/68946) * M. Pašková, Inteligentní textilie, Bakalářská práce, ZČU, 2006 (https://otik. zcu. cz/bitstream/11025/10464/1/Michaela%20Paskova%20-%20Bakalarska%20prace. pdf * EUREKA - SENSIT Senzorové systémy pro inteligentní textilie, Tesla Blatná, 2006 (https://otik. zcu. cz/bitstream/11025/10464/1/Michaela%20Paskova%20-%20Bakalarska%20prace. pdf.

Kategorie:Technické textilie Kategorie:Ochranné pomůcky Kategorie:Zdravotnictví