一般的な方法でセンサーを備えた安価なスマートテキスタイルを生産

エリザベス・モンタルバーノ | 2023 年 6 月 5 日

研究者らは、日常の衣類の製造に使用される同様の機械にLED、センサー、その他の電子コンポーネントや接続されたコンポーネントを統合したスマートテキスタイルを開発する方法を発見したと述べた。

ケンブリッジ大学が率いる国際チームである研究者らは、現在工業用織機で使用されている自動プロセスを活用して、従来の衣類を製造し、サイズや形状に制限なくスマートテキスタイルを製造できることを実証した。 スマートテキスタイルの製造の複雑さにより生産と使用が大幅に制限されていたため、この取り組みによりスマートテキスタイルのコストが大幅に削減され、より一般的に利用しやすくなる可能性があると彼らは述べた。

この研究は、同チームが昨年発表した、従来の製織プロセスと互換性のある、伸縮性のある素材でコーティングされた繊維で作られたスマートディスプレイを開発するという以前の研究に基づいている。

この研究の最新の成果は、エネルギー貯蔵デバイス、LED、トランジスタを含む複数のタイプのファイバーデバイスを製造し、自動製織プロセスで合成または天然の従来のファイバーと混合することです。 その後、導電性接着剤と自動レーザー溶接法を使用して、これらのデバイスを相互接続したと彼らは述べています。

実際、この方法が開発される前は、その製造には特殊なマイクロエレクトロニクス施設と数十億ドルの投資が必要だったと、研究に携わったケンブリッジ工学部のサンヒョ・リー氏は指摘する。 「さらに、この方法でスマートテキスタイルを製造することは非常に制限されています。集積回路の製造に使用されるのと同じ硬いウェハー上ですべてを作成する必要があるため、入手できる最大サイズは直径約30センチメートルです」と同氏は述べた。

別の研究者は、スマートテキスタイルの使用を制限しているのは製造の複雑さだけではないと指摘した。 ケンブリッジ大学工学部の研究共同リーダー、ルイージ・オッキピンティ氏は、その「実用性の欠如」もまた、それらを売れない原因にしていると述べた。 「通常の生地が耐えなければならないような曲げ、伸び、折り畳みを考えると、同じ耐久性をスマート テキスタイルに組み込むのは困難でした。」と彼は説明しました。

得られた織物が以前に製造されたものよりも耐久性があることを保証するために、研究者らはプロセスを最適化して電子部品への損傷を最小限に抑え、工業用織機での作業時に生じる伸びに耐えられるようにしました。 研究者らは、製造中に製織とレーザーベースの相互接続の両方をそれぞれカプセル化できるように、プロセスで使用される機械力と熱エネルギーを調査および検討することでこれを達成したと研究者らは述べた。

研究チームは繊維メーカーと協力して、寸法が約50×50センチメートルのスマートテキスタイルのテスト見本を作成したという。 しかし、これらのサイズは、同じプロセスを使用してスケールアップして大量生産することができると研究者らは述べた。

「これらの企業は、高処理量の繊維押出機と、1メートル四方の繊維を自動的に織ることができる大型織機を備えた確立された製造ラインを持っています」とリー氏は説明した。 「したがって、スマートファイバーをプロセスに導入すると、基本的には他の繊維が製造されるのとまったく同じ方法で製造される電子システムが得られます。」

研究者らは自身の研究に関する論文を「Science Advances」誌に発表した。

将来的には、大型のフレキシブルディスプレイやモニターも工業用織機で製造できるようになる可能性があり、現在生産されている専門の製造施設で使用されるプロセスよりもはるかに安価に製造できるようになる、と研究者らは述べた。 しかし、これが標準化され、長期的に実行可能になるためには、研究者らはプロセスをさらに最適化する必要があり、それを計画していると彼らは述べた。

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