Nel settore degli “e-textile” – che integra Ingegneria elettronica della sensoristica, Tessile dei tessuti intelligenti e Informatica dei computer indossabili – sta prendendo piede il concetto di “fibretronics”. Sono allo studio diversi progetti: uno di questi ha realizzato antenne a base di grafene ecologico e a basso costo, materiale leggero, flessibile e resistente all’usura e ai lavaggi
Un neologismo sta iniziando a circolare nel settore del Tessile innovativo: “fibretronics”, che nasce dalla fusione del termine “fibre” (fibra) con il termine “electronics” (elettronica).
Il concetto è quello di fibre tessili che in modo nativo giocano il ruolo di sensori, attuatori, connettori e così via. Materiali dalle particolari caratteristiche distintive, sempre più morbidi e simili nelle prestazioni ai classici filati, permetteranno di realizzare prodotti con specifiche funzionalità elettroniche e computazionali.
Si sta quindi affermando un settore particolare, che possiamo definire dei tessuti elettronici (e-textile), che integra tre campi specifici di Ricerca&Sviluppo: l’Ingegneria elettronica dei dispositivi indossabili, il Tessile dei tessuti intelligenti e l’Informatica dei computer indossabili.
La prima generazione vede una bassa integrazione tra il settore del Tessile-Abbigliamento con sensoristica elettronica collegata al prodotto, giustapponendo quindi oggetti realizzati da filiere non integrate.
La seconda si compone invece di prodotti che incorporano l’elettronica negli indumenti: ad esempio la maglietta PoloTech di Ralph Lauren, dotata di sensori che misurano in tempo reale i parametri biometrici di chi l’indossa, tra cui frequenza cardiaca e calorie bruciate, inviandole a un’apposita app che genera un programma di allenamento personalizzato. Presentata qualche anno fa in occasione degli US Open di tennis, rappresenta una pietra miliare nello sviluppo del mercato delle tecnologie indossabili.
La terza generazione, su cui si sta concentrando la Ricerca&Sviluppo per soluzioni innovative, vede una totale integrazione tra il mondo della sensoristica e il mondo della Moda, portando l’indumento stesso ad essere un sensore.
Siamo di fronte a una nuova filiera produttiva completamente integrata che vede la produzione di fibre, filati, tessuti e prodotti che permettono, ad esempio, di misurare pressione e temperatura del corpo.
Gli ambiti di applicazione non saranno solo quelli del monitoraggio a fini medici, seppur importante, ma progrediranno in quelli di design, intrattenimento e per prodotti sportivi e tecnici in generale.
Un progetto europeo
Nell’ambito del programma europeo Horizon 2020 è stato agevolato con circa 200.000 € a fondo perduto un progetto denominato GFSMART – Design and Integration of Graphene Fibre Based Antennas for Smart Textiles, con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie e ospitato al The Royal College of Art di Londra.
Il progetto biennale, terminato nel corso del 2020, ha portato allo sviluppo di uno dei componenti critici per far comunicare gli indumenti con il mondo esterno dell’Internet of Things (IoT): le antenne.
Oggi le principali soluzioni vedono dispositivi piuttosto rigidi, che impacciano i movimenti e soprattutto costituiscono un rifiuto speciale che complica la gestione del fine vita dei prodotti e-textile.
L’alternativa studiata è quella di progettare antenne a base di grafene ecologico e a basso costo, materiale più leggero rispetto ai metalli, flessibile e resistente all’usura e ai lavaggi.
È stato messo a punto un processo per realizzare antenne che coprono una larghezza di banda che va da 3 a 9 GHz, aspetto che permette una elevata velocità di trasmissione dati e una comunicazione sufficientemente efficiente.
La predisposizione di un sistema automatizzato di filatura a umido permette di lavorare con un processo continuo fibre a base di grafene, da utilizzare nella tessitura, regolandone la composizione in base all’elasticità e alla resistenza dei filati che si vogliono ottenere.
Sono stati poi studiati gli effetti della vicinanza del corpo umano sulle prestazioni dell’antenna, ottenendo una conferma sperimentale della bontà della soluzione per un’interfaccia di comunicazione basata su tessuti completamente integrati ed eco-compatibili. Sono inoltre stati realizzati dei campioni in tessuto intelligente come prova di concetto, basati sul tatto e sulle esigenze di comfort delle persone affette da demenza e dal morbo di Alzheimer. Infine, è stata pubblicata una proposta di prototipo.
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