E-stoffer (også kendt under udtrykket "elektronisk stof" eller "smart stof ") - en type tekstil , der indeholder elektronik (inklusive små computere ), og hvori digitale teknologier anvendes . Mange typer højteknologisk, smart tøj , samt de teknologier, der bruges i deres produktion, indeholder elektroniske tekstiler.
Elektroniske tekstiler bør adskilles fra bærbare computere , der er indlejret i tøjkomponenter, da fokus er på den sømløse integration af elektroniske komponenter såsom mikrocomputere , sensorer eller switches i stoffer.
Sådanne teknologier kombineres under den generelle betegnelse Fibertronics ( eng. fiber - fibers and electorincs - electronics ). Denne disciplin beskæftiger sig med studiet af anvendelsen af elektronikkens muligheder i fremstillingen af stoffer.
De grundlæggende materialer, der er nødvendige for at skabe elektroniske tekstiler, ledende tråde og stoffer, har eksisteret i over 1000 år. Især har håndværkere viklet tynd metalfolie, oftest guld og sølv, omkring stoftråde i århundreder [1] . For eksempel var mange af dronning Elizabeth I 's kjoler broderet med guldtråd .
I slutningen af det 19. århundrede, efterhånden som folk udviklede sig og blev vant til elektriske apparater, begyndte designere og ingeniører at kombinere elektricitet med tøj og smykker - og udviklede en række lysende og motoriserede halskæder, hatte, brocher og jakkesæt [2] [3] . For eksempel kunne en person i slutningen af 1800-tallet hyre unge kvinder klædt i lyse aftenkjoler med nitter fra Electric Girl Lighting Company til at være vært for cocktailfester [4] .
I 1968 afholdt Museum of Modern Craft i New York City en banebrydende udstilling kaldet "Body Cover", der udforskede forholdet mellem teknologi og tøj. Showet indeholdt astronaut-rumdragter sammen med tøj, der kunne pustes op og tømmes for luft, brænde, varme op og køle ned [5] . Særligt bemærkelsesværdigt i denne kollektion er værket af Diana Dew, en designer, der skabte en elektronisk modelinje, der omfattede elektroluminescerende aftenkjoler og bælter, der kunne udsende alarmsirener [6] .
I 1985 skabte opfinderen Harry Wainwright den første fuldt animerede sweatshirt. Skjorten bestod af fiberoptik, ledninger og en mikroprocessor til at styre individuelle animationsrammer. Som et resultat dukkede en fuldfarve tegneserie op på overfladen af skjorten. I 1995 opfandt Wainwright den første maskine til at forarbejde fiberoptik til tekstiler, en proces, der kræves til massemarkedsproduktion, og i 1997 hyrede den tyske maskindesigner Herbert Selbach fra Selbach Machinery til at fremstille verdens første CNC-maskine, der er i stand til automatisk at implantere fiberoptik i ethvert fleksibelt materiale. Da de fik det første af et dusin patenter baseret på LED/optiske skærme og hardware i 1989, gik de første CNC-maskiner i produktion i 1998, begyndende med Disney Parks animationsfrakker i 1998. De første biofysiske display-EKG-jakker ved hjælp af LED/optiske skærme blev skabt af Wainwright og David Bychkov, administrerende direktør for Exmovere på det tidspunkt i 2005 ved hjælp af GSR-sensorer i et ur forbundet via Bluetooth til en indbygget maskinvaskbar skærm i en denimjakke, og blev demonstreret på Smart Fabrics-konferencen i Washington, DC den 7. maj 2007. Yderligere smarte stofteknologier blev præsenteret af Wainwright på to Flextech fleksibel skærmkonferencer afholdt i Phoenix, Arizona, som demonstrerede infrarøde digitale skærme indlejret i stoffer til IFF ( Identify Friend or Foe ), som blev indsendt af BAE Systems til evaluering i 2006 og modtog en Honorable Mention-pris fra NASA i 2010 for deres tekniske abstracts, Future Design-konkurrencen. MIT-medarbejdere købte flere fuldt animerede frakker, som deres forskere kunne bære i demonstrationer i 1999 for at gøre opmærksom på deres "Wearable Computer"-forskning. Wainwright fik til opgave at tale ved en tekstil- og farvekonference i Melbourne, Australien den 5. juni 2012, hvor han blev bedt om at fremvise sine stofkreationer, der skifter farve med enhver smartphone, angiver opkald på mobiltelefoner uden digitalt display og indeholder Wi -Fi sikkerhedsfunktioner Fi, som beskytter tegnebøger og personlige ejendele mod tyveri.
I midten af 1990'erne begyndte en gruppe MIT-forskere ledet af Steve Mann , Tad Starner og Sandy Pentland at udvikle, hvad de kaldte bærbare computere . Disse enheder bestod af traditionel computerhardware fastgjort til og båret på kroppen. Som svar på de tekniske, sociale og designmæssige udfordringer, som disse forskere stod over for, begyndte en anden gruppe ved MIT, inklusive Maggie Orth og Remy Post, at undersøge, hvordan sådanne enheder kunne integreres mere elegant i tøj og andre bløde underlag. Blandt andre udviklinger undersøgte dette hold integrationen af digital elektronik med ledende væv og udviklede en metode til at brodere elektroniske kredsløb [7] [8] . En af de første kommercielt tilgængelige Arduino-baserede bærbare mikrocontrollere, kaldet Lilypad Arduino, blev også skabt på MIT Media Lab af Leah Buchley.
Modehuse som CuteCircuit bruger e-tekstiler til deres high fashion kollektioner og specielle projekter. CuteCircuit krammeskjorten giver brugeren mulighed for at sende elektroniske kram gennem sensorer inde i tøjet.
Der er to typer integration af elektroniske komponenter og stoffer:
Elektroniske tekstiler er hovedsageligt ledende garn, tekstiler og stoffer, mens den anden halvdel af leverandører og producenter anvender ledende polymerer såsom polyacetylen og polyphenylen vinylen) [11] .
De fleste forsknings- og kommercielle projekter inden for e-tekstiler er hybrider, hvor elektroniske komponenter indlejret i tekstiler er forbundet med klassiske elektroniske enheder eller komponenter. Nogle eksempler er berøringsknapper, der udelukkende er lavet i tekstilform ved hjælp af ledende tekstilvæv, som derefter forbindes til enheder som musikafspillere eller LED'er, der er monteret på vævede ledende fibernetværk for at danne displays [12] .
Trykte sensorer til både fysiologisk og miljømæssig overvågning er blevet integreret i tekstiler [13] , herunder bomuld [14] , Gore-Tex [15] og neopren [16] .
Smart tekstilstof kan fremstilles af materialer lige fra traditionel bomuld, polyester og nylon til moderne Kevlar med indbyggede funktioner. På nuværende tidspunkt er stoffer med elektrisk ledningsevne dog af interesse. Elektrisk ledende stoffer er blevet fremstillet ved at afsætte metalnanopartikler omkring vævede fibre og stoffer. De resulterende metalstoffer er ledende, hydrofile og har et højt elektroaktivt overfladeareal. Disse egenskaber gør dem til ideelle substrater til elektrokemisk biosensing, hvilket er blevet demonstreret ved påvisning af DNA og proteiner [17] .
Der er to slags smarte tekstil(stof)produkter, der er udviklet og undersøgt til sundhedsovervågning: stof med tekstilbaseret berøringselektronik og stof, der dækker traditionel berøringselektronik. Det har vist sig, at vævning kan bruges til at inkorporere en elektrisk ledende tråd i et stof for at fremstille et stof, der kan bruges som et "bærbart bundkort". Den kan forbinde flere sensorer på kroppen, såsom våde gel-EKG-elektroder, til signalopsamlingselektronik. Nyere forskning har vist, at ledende filamenter kan spille en vigtig rolle i fremstillingen af tekstilbaserede sensorer fremstillet af stof eller metalnet belagt med sølv eller ledende metalkerner vævet ind i stoffet.
I forskning er der to brede tilgange til fremstilling af tøj med EKG-sensorelektroder:
Som i klassisk elektronik kræver det at skabe elektroniske muligheder med tekstilfibre brug af ledende og halvledende materialer såsom ledende tekstiler. I dag er der en række kommercielle fibre, der inkluderer metalfibre blandet med tekstilfibre for at danne ledende fibre, der kan væves eller tværbindes [19] . Men da både metaller og klassiske halvledere er stive materialer, er de ikke velegnede til tekstilfiberapplikationer, da fibrene udsættes for kraftig strækning og bøjning under brug.
En af de vigtigste problemer med e-tekstiler er, at fibrene skal kunne vaskes. Således skal elektriske komponenter isoleres under vask for at forhindre skader [20] .
En ny klasse af elektroniske materialer, der er mere velegnet til elektroniske tekstiler, er klassen af organiske elektroniske materialer, da de kan være både ledende og halvledende og er lavet i form af blæk og plast.
Nogle af de mere avancerede funktioner, der er blevet demonstreret i laboratoriet, inkluderer: