Gli scienziati sviluppano un modo più economico e sostenibile per realizzare tessuti intelligenti

CAMBRIDGE, Regno Unito — Secondo i ricercatori esiste un nuovo modo per creare tessuti “intelligenti” sostenibili e convenienti che si adattano al loro ambiente. Un team internazionale, guidato da scienziati dell’Università di Cambridge, ha combinato componenti elettronici, optoelettronici, di rilevamento e di fibre energetiche per sviluppare tessuti intelligenti in grado di percepire e rispondere al loro ambiente esterno.

Hanno sviluppato questi materiali utilizzando le tecniche di telaio esistenti per la produzione di abbigliamento, riducendo significativamente i costi di creazione di tessuti intelligenti. Gli autori dello studio ritengono che la loro ricerca mostri come i tessuti intelligenti potrebbero fungere da alternative economicamente vantaggiose in vari settori, tra cui quello automobilistico, dell’elettronica, della moda e dell’edilizia.

Fino ad ora, la funzionalità, le dimensioni e le forme dei tessuti intelligenti erano notevolmente limitate a causa dei costosi processi di produzione che richiedevano ingenti investimenti. Sebbene il gruppo di ricerca abbia precedentemente dimostrato che è possibile creare display tessuti di grandi dimensioni utilizzando attrezzature di laboratorio manuali specializzate, altri tessuti intelligenti richiedono impianti di fabbricazione microelettronica, che sono costosi e generano notevoli rifiuti.

Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che display flessibili e tessuti intelligenti potrebbero essere prodotti in modo più conveniente tessendo componenti in fibra elettronica, optoelettronica, di rilevamento e di energia sugli stessi telai industriali utilizzati per produrre tessuti convenzionali.

Lo studio rivela che se le fibre utilizzate nei tessuti intelligenti fossero rivestite con materiali in grado di resistere allo stiramento, potrebbero essere utilizzate nelle tecniche di produzione tradizionali.

"Potremmo produrre questi tessuti in impianti microelettronici specializzati, ma questi richiedono miliardi di sterline di investimenti. Inoltre, la produzione di tessuti intelligenti in questo modo è altamente limitata, poiché tutto deve essere realizzato sugli stessi wafer rigidi utilizzati per realizzare circuiti integrati, quindi la dimensione massima che possiamo ottenere è di circa 30 centimetri di diametro", spiega il dottor Sanghyo Lee, il primo autore dello studio del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, in un comunicato universitario.

I ricercatori hanno fabbricato diversi tipi di dispositivi in ​​fibra, inclusi dispositivi di accumulo di energia, diodi emettitori di luce e transistor, e li hanno combinati con fibre convenzionali, sintetiche o naturali, per creare tessuti intelligenti tramite tessitura automatizzata. Questi dispositivi in ​​fibra sono stati interconnessi mediante un metodo di saldatura laser automatizzato utilizzando un "adesivo elettricamente conduttivo". Tutti i processi sono stati ottimizzati per ridurre al minimo i danni ai componenti elettronici, rendendo i tessuti intelligenti sufficientemente resistenti da resistere allo stiramento di una macchina per tessere industriale.

"Incorporare la stessa durabilità dei tessuti normali nei tessuti intelligenti è stata una sfida a causa della loro mancanza di praticità", aggiunge il coautore Dr. Luigi Occhipinti, anch'egli del Dipartimento di Ingegneria.

Il gruppo di ricerca ha collaborato con produttori tessili per produrre patch di prova di tessuti intelligenti di circa 50 x 50 cm di dimensione. Tuttavia, ritengono che questo potrebbe essere ampliato fino a dimensioni più grandi e prodotto in volumi più elevati.

"Quando inseriamo le fibre intelligenti nel processo, il risultato è fondamentalmente un sistema elettronico che viene prodotto esattamente nello stesso modo in cui vengono fabbricati gli altri tessuti", spiega il dottor Lee.

I ricercatori concludono che, sebbene sia necessaria un’ulteriore ottimizzazione dei loro metodi, hanno dimostrato come potrebbe essere possibile creare display e monitor grandi e flessibili su telai industriali, rendendoli molto più economici da produrre.

"Il nostro approccio è piuttosto unico. La flessibilità di questi tessuti è sorprendente; non solo in termini di flessibilità meccanica, ma di flessibilità dell'approccio e di implementazione di piattaforme di produzione elettronica sostenibili ed ecologiche che contribuiscono alla riduzione delle emissioni di carbonio e consentire applicazioni reali dei tessuti intelligenti negli edifici, negli interni delle automobili e nell’abbigliamento", conclude il dott. Occhipinti.