科学者が、より安価で持続可能なスマートファブリックの製造方法を開発

ケンブリッジ、イギリス —研究者らによると、環境に適応する持続可能で手頃な価格の「スマート」ファブリックを作成する新しい方法があるという。 ケンブリッジ大学の科学者が率いる国際チームは、電子、光電子、センシング、エネルギーファイバーのコンポーネントを組み合わせて、外部環境を感知して応答できるスマートファブリックを開発しました。

彼らは、衣料品製造用の既存の織機技術を使用してこれらの素材を開発し、スマートファブリックの作成コストを大幅に削減しました。 研究の著者らは、スマートテキスタイルが自動車、エレクトロニクス、ファッション、建設などのさまざまな業界で費用対効果の高い代替品としてどのように機能するかを研究が示していると信じている。

これまで、スマートテキスタイルの機能、寸法、形状は、多額の投資を必要とする高価な製造プロセスにより大幅に制限されてきました。 研究チームは以前、特殊な手動実験装置を使用して大型の織物ディスプレイを作成できることを実証しましたが、他のスマートテキスタイルにはマイクロエレクトロニクス製造設備が必要であり、コストが高く、大量の廃棄物が発生します。

しかし、研究者らは、従来の繊維の製造に使用されるのと同じ工業用織機で電子、光電子、センシング、エネルギーファイバーのコンポーネントを織ることにより、フレキシブルディスプレイとスマートファブリックをより手頃な価格で製造できることを発見した。

この研究により、スマートテキスタイルに使用される繊維が伸縮に耐えられる素材でコーティングされていれば、従来の製造技術で使用できることが明らかになりました。

「特殊なマイクロエレクトロニクス施設でこれらのテキスタイルを製造することもできますが、それには数十億ポンドの投資が必要です。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。なぜなら、すべてが集積回路の製造に使用されるのと同じ硬いウェハ上で作られなければならないためです。したがって、我々が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、ケンブリッジ工学部の研究の筆頭著者であるサンヒョ・リー博士は大学のリリースで説明している。

研究者らは、エネルギー貯蔵デバイス、発光ダイオード、トランジスタなどの複数のタイプのファイバーデバイスを製造し、それらを合成または天然の従来のファイバーと組み合わせて、自動織物によってスマートテキスタイルを作成しました。 これらのファイバーデバイスは、「導電性接着剤」を使用した自動レーザー溶接法によって相互接続されました。 電子部品への損傷を最小限に抑えるためにすべてのプロセスが最適化されており、スマート テキスタイルは工業用織機の伸縮に十分耐えられる耐久性を備えています。

「通常の生地と同じ耐久性をスマートテキスタイルに組み込むことは、実用性に欠けるために困難でした」と、同じく工学部の共著者であるルイージ・オッキピンティ博士は付け加えた。

研究チームは繊維メーカーと協力して、サイズ約50cm×50cmのスマートテキスタイルのテストパッチを作成した。 しかし、彼らは、これをより大きな寸法にスケールアップし、より大量に生産できると考えています。

「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」とリー博士は説明します。

研究者らは、方法をさらに最適化する必要があるものの、産業用織機で大型でフレキシブルなディスプレイやモニターを作成し、はるかに安価に製造できることを実証したと結論付けています。

「私たちのアプローチは非常にユニークです。これらの繊維の柔軟性は驚くべきものです。機械的な柔軟性だけでなく、炭素排出量の削減に貢献する持続可能で環境に優しいエレクトロニクス製造プラットフォームの展開というアプローチの柔軟性の点でも優れています。」そして、建物、自動車の内装、衣類におけるスマートテキスタイルの実際の応用を可能にします」とオッキピンティ博士は結論づけています。

この研究は欧州連合と英国の Research and Innovation によって部分的に支援されており、Science Advances 誌に掲載されています。

サウスウェスト・ニュース・サービスのライター、ジェームス・ギャンブルがこのレポートに寄稿しました。

著者について

Study Finds は、科学用語を一切使わずに、多くの聴衆に伝わる新しい研究を見つけることを目指しています。 Study Finds は 2016 年から記事を執筆し、公開しています。

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