Lasergedruckte wasserdichte E-Textilien: Pionier für smarte Stoff-Energielösungen

Die Smart-Fabrics-Industrie hat Anwendungen in Wearable-Geräten für Verbraucher, Gesundheitswesen und Verteidigungssektor – von der Überwachung vitaler Zeichen von Patienten über die Verfolgung von Standort und Gesundheitsstatus von Soldaten im Feld bis hin zur Überwachung von Piloten oder Fahrern auf Müdigkeit. Smarte Textilien mit eingebauter Sensorik, drahtloser Kommunikation oder Gesundheitsüberwachungstechnologie erfordern jedoch robuste und zuverlässige Energielösungen.

Aktuelle Methoden der Energiespeicherung in smarten Textilien, wie das Einsticken von Batterien in Kleidungsstücke oder die Verwendung von E-Fasern, können schwer sein und Kapazitätsprobleme haben. Solche elektronischen Komponenten können auch Kurzschlüsse und mechanische Ausfälle erleiden, wenn sie mit Schweiß oder Feuchtigkeit aus der Umgebung in Kontakt kommen.

Eine skalierbare Methode wurde für die schnelle Herstellung von Textilien entwickelt, die mit Energiespeichergeräten eingebettet sind. In nur drei Minuten kann die Methode einen 10 × 10 cm großen Smart-Textile-Patch produzieren, der wasserdicht, dehnbar und leicht mit Energiernte-Technologien integrierbar ist.

Die Methode ermöglicht Graphen-Superkondensatoren – langlebige Energiespeichergeräte, die leicht mit Solar- oder anderen Stromquellen kombinierbar sind – direkt per Laser auf Textilien zu drucken. In einem Proof-of-Concept verbanden Forscher den Superkondensator mit einer Solarzelle und lieferten einen effizienten, waschbaren und selbstversorgenden smarten Stoff.

Der Graphen-basierte Superkondensator ist vollständig waschbar und kann die Energie speichern, die benötigt wird, um ein intelligentes Kleidungsstück zu betreiben – und er kann in Minuten im großen Maßstab hergestellt werden. Die Methode könnte auch schnellere Roll-to-Roll-Fertigung ermöglichen durch den Einsatz fortschrittlicher Laserdruckverfahren basierend auf Multifokal-Fabrikation und Machine-Learning-Techniken.