Cientistas desenvolvem uma maneira mais barata e sustentável de fabricar tecidos inteligentes

CAMBRIDGE, Reino Unido — Existe uma nova maneira de criar tecidos “inteligentes” sustentáveis ​​e acessíveis que se adaptam ao seu ambiente, de acordo com os pesquisadores. Uma equipe internacional, liderada por cientistas da Universidade de Cambridge, combinou componentes eletrônicos, optoeletrônicos, sensores e fibras de energia para desenvolver tecidos inteligentes que podem detectar e responder ao seu ambiente externo.

Eles desenvolveram esses materiais usando técnicas de tear existentes para a produção de roupas, reduzindo significativamente o custo de criação de tecidos inteligentes. Os autores do estudo acreditam que sua pesquisa mostra como os têxteis inteligentes podem servir como alternativas econômicas em vários setores, incluindo automotivo, eletrônico, moda e construção.

Até agora, a funcionalidade, dimensões e formas dos têxteis inteligentes foram significativamente limitadas devido a processos de fabricação caros que exigem investimentos substanciais. Embora a equipe de pesquisa tenha demonstrado anteriormente que grandes telas tecidas podem ser criadas usando equipamentos de laboratório manuais especializados, outros têxteis inteligentes requerem instalações de fabricação microeletrônica, que são caras e geram desperdício significativo.

No entanto, os pesquisadores descobriram que telas flexíveis e tecidos inteligentes poderiam ser produzidos de forma mais acessível tecendo componentes eletrônicos, optoeletrônicos, sensores e fibra de energia nos mesmos teares industriais usados ​​para fabricar têxteis convencionais.

O estudo revela que, se as fibras usadas em têxteis inteligentes fossem revestidas com materiais que resistissem ao alongamento, elas poderiam ser usadas em técnicas tradicionais de fabricação.

"Poderíamos fazer esses têxteis em instalações microeletrônicas especializadas, mas isso requer bilhões de libras de investimento. Além disso, a fabricação de têxteis inteligentes dessa maneira é altamente limitada, pois tudo precisa 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", explica o Dr. Sanghyo Lee, primeiro autor do estudo do Departamento de Engenharia de Cambridge, em um comunicado da universidade.

Os pesquisadores fabricaram vários tipos de dispositivos de fibra, incluindo dispositivos de armazenamento de energia, diodos emissores de luz e transistores, e os combinaram com fibras convencionais, sintéticas ou naturais, para criar tecidos inteligentes por meio de tecelagem automatizada. Esses dispositivos de fibra foram interconectados por um método automatizado de soldagem a laser usando um "adesivo eletricamente condutor". Todos os processos foram otimizados para minimizar os danos aos componentes eletrônicos, tornando os têxteis inteligentes duráveis ​​o suficiente para suportar o alongamento de uma máquina de tecelagem industrial.

"Incorporar a mesma durabilidade dos tecidos normais aos têxteis inteligentes tem sido um desafio devido à sua falta de praticidade", acrescenta o coautor Dr. Luigi Occhipinti, também do Departamento de Engenharia.

A equipe de pesquisa colaborou com fabricantes de têxteis para produzir patches de teste de têxteis inteligentes com cerca de 50 cm por 50 cm de tamanho. No entanto, eles acreditam que isso poderia ser ampliado para dimensões maiores e produzidos em volumes maiores.

"Quando introduzimos as fibras inteligentes no processo, o resultado é basicamente um sistema eletrônico que é fabricado exatamente da mesma forma que outros têxteis são fabricados", explica o Dr. Lee.

Os pesquisadores concluem que, embora seja necessária uma maior otimização de seus métodos, eles demonstraram como é possível criar telas e monitores grandes e flexíveis em teares industriais, tornando-os muito mais baratos de produzir.

"Nossa abordagem é única. A flexibilidade desses têxteis é incrível; não apenas em termos de flexibilidade mecânica, mas também na flexibilidade da abordagem e na implantação de plataformas de fabricação de eletrônicos sustentáveis ​​e ecologicamente corretas que contribuem para a redução das emissões de carbono e permitem aplicações reais de têxteis inteligentes em edifícios, interiores de carros e roupas", conclui o Dr. Occhipinti.