LED ve Sensöre Sahip Yeni Sürdürülebilir Akıllı Tekstiller
İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi öncülüğünde bir uluslararası araştırma ekibi tarafından LED’ler, sensörler, enerji toplama ve depolama özelliklerine sahip yeni nesil akıllı tekstiller geliştirildi.
Bu tekstiller, günlük giysilerin yapımında kullanılan makineler kullanılarak herhangi bir şekil veya boyutta ucuz bir şekilde üretilebilecek.
Cambridge Üniversitesi’nden yapılan açıklamaya göre ekip; elektronik, optoelektronik, algılama ve enerji elyafı bileşenlerinin geleneksel tekstil üretiminde kullanılan endüstriyel dokuma tezgâhlarında dokunmasının, büyük miktarlarda atık üreten özel mikroelektronik üretim tesislerinin kullanılmasına karşın daha sürdürülebilir ve uygun maliyetli olduğunu tespit etti.
Otomotiv ve moda sektörü için alternatif
Science Advances dergisinde yayınlanan çalışmanın sonuçları, akıllı tekstillerin otomotiv ve moda gibi çeşitli sektörlerde hacimli elektronikler için uygun bir alternatif olma potansiyelini ortaya koydu.
Önceden akıllı tekstillerin işlevselliği, boyutları ve şekilleri mevcut üretim süreçleriyle sınırlıydı. Ancak geçen yıl aynı araştırmacılar, akıllı tekstillerde kullanılan liflerin esnemeye dayanabilecek malzemelerle kaplanması halinde geleneksel dokuma süreçleriyle uyumlu olabileceğini gösterdi. Araştırmacılar bu yöntemi kullanarak dokunan ve 46 inç ölçülerinde bir prototip ekran oluşturmayı başardı.
Araştırmacılar tarafından, otomatik süreçlerin herhangi bir boyut veya şekilde akıllı tekstiller oluşturmak için kullanılabileceği gösterildi. Bu akıllı tekstiller, otomatik dokuma yoluyla alışılmış elyaflara (sentetik veya doğal) dâhil edilen enerji depolama cihazları, ışık yayan diyotlar ve transistörler gibi çeşitli elyaf cihazlarından oluşuyor.
Elyaf cihazları birbirine bağlamak için elektriksel olarak iletken yapıştırıcı ile desteklenen otomatik bir lazer kaynak tekniği kullanılıyor. Akıllı tekstillerin endüstriyel bir dokuma makinesinin esnemesine dayanabilmesi için tüm süreçler elektronik bileşenlere en az zarar verecek şekilde hassas bir şekilde ayarlandı. Kapsülleme yaklaşımı, fiber cihazların performansını hesaba katacak şekilde tasarlandı ve otomatik dokuma ve lazer tabanlı ara bağlantıyı gerçekleştirmek için hem mekanik kuvvet hem de termal enerji kapsamlı bir şekilde incelendi.
Araştırma ekibi, tekstil üreticileriyle iş birliği yaparak yaklaşık 50×50 cm boyutlarında akıllı tekstillerin test yamalarını başarıyla oluşturdu. Bu tekstillerin üretimi daha büyük boyutlara ölçeklendirilebiliyor ve seri üretime geçilebiliyor. Araştırmacılara göre; büyük ve esnek ekranların, monitörlerin özel elektronik üretim tesisleri yerine endüstriyel tezgâhlarda üretilmesi mümkün. Bu da üretim maliyetlerinde önemli bir düşüşe yol açabiliyor. Süreçte ilave iyileştirmeler yapılması bekleniyor.
Cambridge Üniversitesi Mühendislik Fakültesinden Dr. Sanghyo Lee, makalenin başyazarı olarak şunları söyledi: ‘‘Bu tekstilleri özel mikroelektronik tesislerinde üretebiliyoruz ancak bunlar milyarlarca sterlinlik yatırım gerektiriyor. Buna ek olarak; akıllı tekstillerin bu şekilde üretilmesi son derece sınırlı çünkü her şeyin entegre devreler yapmak için kullanılan aynı sert yonga plakaları üzerinde yapılması gerekiyor. Bu nedenle elde edebileceğimiz maksimum boyut yaklaşık 30 cm çapında. Bu firmalar, yüksek verimli elyaf ekstrüderleri ve bir m2 tekstili otomatik olarak dokuyabilen büyük dokuma makineleriyle oldukça köklü üretim hatlarına sahip. Dolayısıyla bu sürece akıllı elyafları eklediğimizde sonuç temelde diğer tekstillerin üretildiği şekilde üretilen elektronik bir sistem olacak.’’
Mühendislik bölümündeki araştırmanın eş başkanlığını yürüten Dr. Luigi Occhipinti: ‘‘Akıllı tekstiller aynı zamanda pratiklikten yoksun olmaları nedeniyle de sınırlı. Normal kumaşların dayanması gereken bükülme, esneme ve katlanma türlerini düşünürseniz aynı dayanıklılığı akıllı tekstillere dâhil etmek zor olmuştur. Bu tekstillerin esnekliği kesinlikle inanılmaz. Sadece mekanik esneklikleri açısından değil yaklaşımın esnekliği ve karbon emisyonlarının azaltılmasına katkıda bulunan, akıllı tekstillerin binalarda, araba içlerinde ve giysilerde gerçek uygulamalarını mümkün kılan sürdürülebilir, çevre dostu elektronik üretim platformlarını üretmek hedefti. Yaklaşımımız bu açıdan oldukça benzersiz.’’ ifadelerini kullandı.