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Ein tragbares interaktives Display aus einem flexiblen, atmungsaktiven elektronischen Gewebe kann einfache Karten und Textnachrichten anzeigen, die möglicherweise in zukünftigen intelligenten Kleidungsstücken verwendet werden können, berichtet eine Forschungsgruppe in ihrem neuesten Artikel.

Zunehmend untersuchen Forscher auf der ganzen Welt elektronische Textilien als den nächsten Schritt in der tragbaren Technologie jenseits von Smartphones und Smartwatches. Ein Problem bei der Entwicklung solcher tragbaren Geräte besteht darin, dass Videodisplays typischerweise starr und sperrig sind.

Frühere Forschungen haben flexible Dünnfilm-Displays entwickelt, die rollbar, faltbar und dehnbar sind. Solche Elektronik wurde jedoch noch nicht erfolgreich in Kleidung integriert. Dies liegt daran, dass es sich als schwierig erwiesen hat, textile Displays zu entwerfen, die sowohl langlebig als auch großflächig einfach zu montieren sind.

Jetzt haben chinesische Wissenschaftler Schwaden eines neuen Stoffes gewebt, der ungefähr 20 Fuß lang und 10 Zoll breit ist. „Es ist ziemlich überraschend und erstaunlich, dass sie in der Lage waren, ihr Display auf ein so großes Stück Stoff zu skalieren“, sagte der Chemieingenieur Zhenan Bao von der Stanford University in Kalifornien, der nicht an dieser Forschung teilnahm.

Um das neue Textil herzustellen, weben die Polymerwissenschaftler Peining Chen und Huisheng Peng von der Fudan-Universität in Shanghai und ihre Kollegen elektrisch leitfähige transparente Fasern und lumineszierende Fäden zusammen mit Baumwollgarn zu einem flexiblen, atmungsaktiven Gewebe. Das Gewebe enthält ungefähr eine halbe Million Pixel, eines für jeden Punkt, an dem die elektrisch leitfähigen Schussfäden auf die lumineszierenden Kettfasern treffen, die etwa 800 Mikrometer voneinander entfernt sind. (Im Vergleich dazu ist das durchschnittliche menschliche Haar etwa 100 Mikrometer breit.)

Der Stoff ist ungefähr so hell wie ein durchschnittlicher Flachbildfernseher. Die Forscher stellten fest, dass ihr Prototyp auch deutlich haltbarer war als herkömmliche flexible Dünnschicht-Displays, was ihn für den praktischen Einsatz besser geeignet machte. Die leistung für die meisten der display blieb stabil nach 1,000 zyklen von biegen, strecken und pressen, und 100 zyklen von waschen und trocknen.

Eine wahrscheinliche Anwendung hierfür sind tragbare Displays. Die Forscher integrierten eine berührungsempfindliche 16-Tasten-Stofftastatur, Solarenergie-Harvesting-Fäden und Batteriefasern in ihr Textil, um Interaktivität und eine Stromversorgung hinzuzufügen. Sie fügten Elektronik hinzu, um es drahtlos über eine Bluetooth-Verbindung mit einem Smartphone zu verbinden, sodass Benutzer Nachrichten auf ihren Ärmeln senden und empfangen sowie ihre Echtzeitstandorte auf einer Karte anzeigen konnten.

„Designer werden ein weiteres wichtiges Werkzeug haben, das sie ihren Entwürfen hinzufügen können“, sagte Co-Autor Qibing Pei, Materialwissenschaftler an der University of California, Los Angeles.

Ein weiteres Einsatzpotenzial liegt im Gesundheitswesen. In den Prototypen war ein etwa 9 mal 2,5 Zoll großes Textildisplay enthalten, mit dem Freiwillige überwacht werden konnten, die Headsets trugen, die ihre Gehirnwellen ablesten. Als die Headsets niederfrequente Gehirnwellen von meditierenden Teilnehmern erkannten, Die Geräte übertrugen diese Daten an einen Computer, der mit dem Stoff verbunden war, so dass das Wort „entspannt.“ Als die Headsets hochfrequente Gehirnwellen von Freiwilligen erkannten, die ein Rennwagenspiel spielten, zeigte der Stoff das Wort „ängstlich.“

In Zukunft könnte intelligente Kleidung dazu beitragen, Nachrichten von Menschen mit Sprach-, Sprach- und Sprachstörungen anzuzeigen, stellten die Wissenschaftler fest. Es könnte sogar zusammen mit Geräten funktionieren, die komplexe Gehirnwellen dekodieren können, um herauszufinden, was diese Leute sagen möchten, aber nicht können, fügten sie hinzu.

Die Forscher stellten fest, dass sie die für den Betrieb ihrer Displays erforderliche Spannung auf weniger als 36 Volt senken konnten. Dennoch „kann es ein Problem sein, Displays mit dieser Art von Spannung direkt auf den Körper zu legen“, warnte Bao.

Die Wissenschaftler sagten, dass sie jetzt Produktmodelle ihres Gewebes zur Verfügung haben, und viele Unternehmen sind in Gesprächen, um sie zu verwenden. Sie detailliert ihre Ergebnisse online März 10 in der Zeitschrift Nature.

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