Métodos Comuns Produzem Têxteis Inteligentes Baratos com Sensores

Elizabeth Montalbano | 05 de junho de 2023

Os pesquisadores descobriram uma maneira de desenvolver tecidos inteligentes com LEDs integrados, sensores e outros componentes eletrônicos e conectados em máquinas semelhantes usadas para fazer roupas do dia a dia, disseram eles.

Os pesquisadores, uma equipe internacional liderada pela Universidade de Cambridge, demonstraram que podem aproveitar os processos automatizados usados ​​agora em teares industriais para criar roupas convencionais para fabricar tecidos inteligentes sem limite de tamanho ou forma. Este trabalho pode reduzir significativamente o custo dos têxteis inteligentes, bem como torná-los mais acessíveis, já que a complexidade de sua fabricação limitou severamente sua produção e uso, disseram eles.

A pesquisa se baseia em um trabalho anterior que a equipe revelou no ano passado para desenvolver um display inteligente feito de fibras revestidas com materiais que permitem o alongamento, tornando-os compatíveis com os processos de tecelagem convencionais.

A mais recente conquista desse trabalho é fabricar vários tipos de dispositivos de fibra – incluindo dispositivos de armazenamento de energia, LEDs e transistores – e depois misturá-los com fibras convencionais, sintéticas ou naturais, em um processo de tecelagem automatizado. Eles então interconectaram esses dispositivos usando adesivo eletricamente condutivo e um método automatizado de soldagem a laser, disseram eles.

De fato, antes que esse método fosse desenvolvido, fabricá-los exigia instalações microeletrônicas especializadas e bilhões de dólares em investimentos, observou Sanghyo Lee, do Departamento de Engenharia de Cambridge, que trabalhou na pesquisa. “Além disso, a fabricação de têxteis inteligentes dessa maneira é altamente limitada, pois tudo deve ser feito nos mesmos wafers rígidos usados ​​para fazer circuitos integrados, então o tamanho máximo que podemos obter é de cerca de 30 centímetros de diâmetro”, disse ele.

A complexidade da fabricação não é a única coisa que limita o uso de tecidos inteligentes, observou outro dos pesquisadores. Sua "falta de praticidade" também os tornou difíceis de vender, disse Luigi Occhipinti, co-líder da pesquisa do Departamento de Engenharia de Cambridge. "Você pensa no tipo de flexão, alongamento e dobra que os tecidos normais precisam suportar, e tem sido um desafio incorporar a mesma durabilidade aos tecidos inteligentes", explicou ele.

Para garantir que os tecidos resultantes fossem mais duráveis ​​do que os produzidos anteriormente, os pesquisadores otimizaram processos para minimizar os danos aos componentes eletrônicos, tornando-os capazes de suportar o estiramento que ocorre quando são trabalhados em um tear industrial. Eles conseguiram isso investigando e considerando a força mecânica e a energia térmica usadas no processo para que, durante a fabricação, pudessem encapsular a tecelagem e a interconexão baseada em laser, respectivamente, disseram os pesquisadores.

A equipe de pesquisa trabalhou com fabricantes têxteis para produzir amostras de teste de tecidos inteligentes com dimensões de cerca de 50 por 50 centímetros, disseram eles. No entanto, esses tamanhos podem ser ampliados e produzidos em grandes volumes usando o mesmo processo, disseram os pesquisadores.

"Essas empresas têm linhas de fabricação bem estabelecidas com extrusoras de fibra de alto rendimento e grandes teares que podem tecer um metro quadrado de tecidos automaticamente", explicou Lee. "Então, quando introduzimos as fibras inteligentes no processo, o resultado é basicamente um sistema eletrônico que é fabricado exatamente da mesma forma que outros tecidos são fabricados."

Os pesquisadores publicaram um artigo sobre seu trabalho na revista Science Advances.

No futuro, grandes telas e monitores flexíveis poderão até ser fabricados em teares industriais, tornando-os muito mais baratos de produzir do que o processo usado em fábricas especializadas, onde são produzidos hoje, disseram os pesquisadores. No entanto, para que isso se torne padronizado e viável a longo prazo, os pesquisadores devem otimizar ainda mais o processo, o que planejam fazer, disseram.

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