Nanotech-textiel en slimme kleding met elektronica – is dit de toekomst van de mode?

• Slimme stof reageert op temperatuur en vochtigheid
• Chinese onderzoekers ontwikkelen veerkrachtiger en comfortabeler slim textiel
• Slimme kleding vormt zich naar de bewegingen van de drager
• Met de Jacquard-stof van Google heb je direct toegang tot de digitale wereld
• Communiceert onze kleding binnenkort met ons?
• De toekomst van slim textiel

Doorbraken op het gebied van nanotechnologie hebben ook de ontwikkeling van slim textiel en kleding met elektronica mogelijk gemaakt. Tot voor kort was slim textiel vooral populair vanwege het innovatie-gehalte, maar esthetisch en ook praktisch gezien liet kleding van deze hightech stof wel het een en ander te wensen over. Daar begint nu langzaam maar zeker verandering in te komen. Nieuwe ontwikkelingen in de nanotechnologie laten zien dat hightech kleding naast innovatief ook esthetisch verantwoord kan zijn.

Helaas zijn de hoge kosten en een gebrek aan consumentenbewustzijn nog steeds een uitdaging voor fabrikanten van slimme kleding, maar ondanks deze problemen zijn slimme kledingstukken die de lichamelijke activiteit van de drager meten, letsel voorkomen of de gezondheid monitoren een groeiende markt. Volgens een rapport van het adviesbureau Grand View Research was de wereldwijde markt voor slimme stoffen in 2018 al $878,9 miljoen waard en zal deze in 2025 maar liefst $5,55 miljard bereiken – waarbij Noord-Amerika naar verwachting het grootste marktaandeel zal hebben. Het is duidelijk dat deze nieuwe technologie het potentieel heeft de modesector in de toekomst op zijn kop te zetten. En als we kijken naar de meest recente doorbraken op het gebied van slimme kleding is deze toekomst dichterbij dan we denken.

Slimme stof reageert op temperatuur en vochtigheid

Mensen absorberen en geven warmte af door middel van infraroodstraling – een proces dat voor het menselijk oog onzichtbaar is. Om warme vast te houden dragen we in de winter warmere kleding en om deze af te geven dragen we in de zomer veel luchtigere kleding. Maar tijdens de wintermaanden moeten we ook diverse keren kleding aan en weer uittrekken – als we van de kou buiten een verwarmde ruimte binnenkomen, bijvoorbeeld. Of als we op een warme zomerdag op kantoor komen waar de airco aanstaat, trekken we na een tijdje weer een vest aan. Een hoop gedoe dus met kleding aan en uit. Maar daar komt binnenkort verandering in.

In een rapport dat onlangs in het tijdschrift Science gepubliceerd werd beschrijven onderzoekers van de University of Maryland (UM) een stof die kan reageren op verandering in temperatuur en vochtigheid en automatisch regelt hoeveel warmte het doorlaat – en dus het lichaam van de drager verwarmt of verkoelt. Het materiaal is ingebed met een speciaal, infraroodgevoelig garen dat bedekt is met koolstofnanobuisjes. Als een persoon die kleding van deze stof draagt het ​​warm krijgt of bezweet raakt, trekken de nanobuisjes samen. Daardoor ontstaan als het ware gaatjes, waardoor het kledingstuk beter ademt. Als de drager het koud heeft, zetten de nanobuisjes uit en gaan de gaatjes dicht, waardoor de lichaamswarmte vastgehouden wordt. “Binnenkort kun je dus een kledingstuk van één basislaag dragen waarmee je je in verschillende temperaturen en omstandigheden comfortabel voelt”, zegt een coauteur van het rapport, YuHuang Wang.

De onderzoekers beweren ook dat hun slimme stof de warmtestraling met meer dan 35 procent kan reguleren. Het team is vastbesloten om hun innovatie later dit jaar te gaan testen. Voordat deze stof gecommercialiseerd kan worden, moet er echter nog het een en ander gedaan worden. De kosten moeten flink omlaag en bovendien moeten er qua kledingontwerp meer mogelijkheden komen. Het goede nieuws is dat de meeste materialen waar het weefsel van gemaakt wordt al op grote schaal beschikbaar zijn. Bovendien kan de koolstofcoating tijdens het verfproces worden toegevoegd.

Chinese onderzoekers ontwikkelen veerkrachtiger en comfortabeler slim textiel

Slim textiel is zeer interessante technologie, maar als we er dagelijks praktisch gebruik van willen maken moet het wel veel sterker, veerkrachtiger en slijtvaster zijn. Slimme kleding moet bestand zijn tegen allerlei omstandigheden – van zweterige workouts in de sportschool tot op hoge temperatuur gewassen, gedroogd en gestreken worden. Onderzoekers van de Nanjing University of Posts and Telecommunications in China hebben hier een oplossing voor bedacht. Hun onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nano, laat zien hoe ze een eenvoudige en goedkope methode gebruiken om zelfassemblerende zilveren nanodraden te ontwikkelen met “uniforme morfologie, hoge geleidbaarheid en goede mechanische sterkte”.

Slim textiel bevat meestal garen en geleidende vezels die zijn gemaakt van koper of roestvrij staal, wat het materiaal broos en stijf maakt. Omdat zilveren nanodraden flexibiliteit mogelijk maken, zijn ze een beter alternatief. Het is echter wel een uitdaging om deze nanodraden op goedkope manier tot geleidende vezels te verwerken. De Chinese onderzoekers hebben zich hiervoor laten inspireren door het menselijke cardiovasculaire systeem en onze haarvaten. Door de capillaire werking van vezels als katoen te benutten wordt een oplossing met zilveren nanodraden spontaan in de capillaire tunnels geabsorbeerd. Door verdampingsgeïnduceerde stroming en een zelfassemblageproces worden vervolgens geleidende, flexibele en elastische vezels gevormd. Deze doorbraak kan fabrikanten van hightech kleding helpen om comfortabelere, sterkere en veerkrachtigere slimme kleding te ontwikkelen.

Slimme kleding vormt zich naar de bewegingen van de drager

Xenoma, een bedrijf dat wearables en elektronica produceert, werkte onlangs samen met het Duitse onderzoekscentrum voor kunstmatige intelligentie (DFKI) en WearHEALTH, een onderzoeksgroep van de Technische Universität Kaiserslautern (TUK), om slimme kleding te maken met sensoren en motion capture-technologie. Deze innovatieve slimme kledingstukken kunnen gewoon in het dagelijks leven gebruikt worden, maar ook voor sport- en revalidatiedoeleinden.

De slimme joggingbroek van Xenoma is bijvoorbeeld ontworpen om de beweging en mobiliteit van de onderste ledematen te monitoren. Terwijl de drager van de broek beweegt, volgen sensoren in de slimme broek zijn of haar bewegingen en verzamelen ze gegevens over enkel- en knieflexie, heuprotatie, heupflexie en heupabductie. De ontwerpers hebben de broek zo ontwikkeld dat het als een alledaags kledingstuk gebruikt kan worden. “De hardware van Xenoma vertegenwoordigt een perfecte integratie van sensortechnologie in kleding, zodat intelligente technologieën als gewone, alledaagse kleding gedragen kunnen worden”, zegt Gabriele Bleser, hoofd van wearHEALTH.

Dit is overigens niet de eerste keer dat Xenoma met slimme kleding experimenteert. Op CES 2018 presenteerde het bedrijf al een slimme pyjama voor ziekenhuispatiënten. Dankzij de sensoren in het shirt en de broek kunnen zorgverleners de vitale functies en lichaamsbewegingen van patiënten meten. De slimme pyjama’s kunnen meer dan 100 keer worden gewassen, waarna de kleding tekenen van slijtage begint te vertonen. Het bedrijf is van plan om de slimme pyjama tegen 2020 beschikbaar te maken voor gebruik in de gezondheidszorg. Tegen die tijd moet de prijs ervan ook gezakt zijn naar onder de $100.

Met de Jacquard-stof van Google heb je direct toegang tot de digitale wereld

Omdat we steeds vaker online zijn en zo mogelijk nóg vaker online willen zijn heeft Google onlangs besloten om connected kleding te ontwikkelen. De techreus heeft extreem dunne geleidende legeringen gecreëerd die met synthetische en natuurlijke vezels geïntegreerd kunnen worden. Het materiaal, wat Jacquard wordt genoemd, ziet er hetzelfde uit als gewone stof en kan in allerlei designs worden gebruikt. Wat kleding van Jacquard interessant maakt is dat het met elektronische apparaten kan communiceren. Om het eerste Jacquard-product te maken, de Commuter Trucker Jacket, ging Google met Levi Strauss & Co in zee.

De Commuter Trucker Jacket is speciaal ontworpen voor fietsers en ziet eruit als een spijkerjack. Je kunt de jas aan een app koppelen en vervolgens met specifieke gebaren de smartphone bedienen. Tik bijvoorbeeld op de Jacquard Tag die op de mouw bevestigd is en je kunt naar muziek luisteren via onder andere Spotify, Pandora, Google Play, SoundCloud, Amazon Music en Apple Music. Door over de mouw te strijken, wordt deze een touchscreen waarop je muzieknummers kunt skippen, het volume wijzigen, je telefoon opnemen of een oproep weigeren. Met weer andere gebaren kun je je navigatie gebruiken of berichten ontvangen. Een nieuwe functie is ‘illuminatie’, waarmee je het lampje van de Jacquard Tag bijvoorbeeld continu kunt laten branden als een klein zaklampje of als nood-fietsverlichting. Een andere nieuwe functie is ‘find your phone’; door twee keer op de Jacquard Tag te tikken of vegen kun je je telefoon over laten gaan. Met deze ontwikkeling kan het gevaarlijke en strafbare smartphonegebruik op de fiets aanmerkelijk teruggedrongen worden en het (fiets)verkeer een stuk veiliger maken.

Communiceert onze kleding binnenkort met ons?

Naast de mogelijkheid verbonden te blijven met de digitale wereld, kan smart fashion ons binnenkort ook feedback geven bij lichamelijke inspanning. Denk hierbij aan een shirt dat je het gevoel van aanraking op afstand geeft of een trui die jou even aanraakt en aanzet tot actie. Dit is wat onderzoekers van de Universiteit Twente (UT) voor ogen hebben met het project WEAFING (Wearable Electroactive Fabrics Integrated in Garments). Ze willen kleding ontwikkelen die via haptische stimulatie met de drager kan communiceren.

Vergelijkbare technologie is al beschikbaar, maar deze bestaat uit oncomfortabele en lawaaierige actuatoren en sensoren. De onderzoekers van de UT werken nu aan een praktischere en efficiëntere oplossing. In plaats van gebruik te maken van een elektronisch apparaat dat aan het kledingstuk is bevestigd, wordt haptische feedback nu geproduceerd door een soort van ‘textielspier’ die direct in de stof is geweven. Deze ‘gebreide spier’ is gemaakt van speciaal garen met elektroactieve polymeren die samentrekken bij blootstelling aan elektriciteit. De speciale gel die de polymeren nodig hebben om goed te werken wordt momenteel ontwikkeld door een UT-partner, de Universiteit van Cergy-Pontoise in Frankrijk. Projectleider Dr. Angelika Mader vertelt dat het team moet onderzoeken welke spanning en frequentie nodig is om de textielspieren te activeren en wat de juiste mechanica is om druk op de huid uit te oefenen.

Hoewel het project pas van start is gegaan en het onderzoek zich in een vroeg stadium bevindt, zijn de wetenschappers van mening dat WEAFING in 2023 zal worden voltooid. Zodra de technologie is ontwikkeld, kan deze op allerlei manieren toegepast worden. “We zien toepassingen in het aanleren van nieuwe bewegingen in sport en werk, maar ook op sociaal en emotioneel niveau. Zelfs op grote afstand kan de drager sociale nabijheid voelen dankzij de aanraking. Het zou mooi zijn als we hiermee iets kunnen betekenen voor bijvoorbeeld slechtzienden door voelbare navigatie”, aldus Mader. “Ook in gaming en entertainment zien we volop toepassingen”.

De toekomst van slim textiel

Dankzij het vermogen om veranderingen te detecteren en erop te reageren, heeft slim textiel in diverse sectoren een aantal veelbelovende toepassingen. Deze innovatieve technologie kan gegevens over de lichaamsactiviteit en -temperatuur van de drager meten, monitoren en opslaan. Dit is vooral handig voor mensen die in gevaarlijke en gevaarlijke omgevingen werken, zoals bijvoorbeeld brandweerlieden of militairen. Door mode te combineren met technologie, kunnen fabrikanten innovatieve, praktische en modieuze kleding maken voor gebruik in de sport, revalidatie, gezondheidszorg, gaming, entertainment en meer. De verwachting is dat verdere technologische ontwikkelingen het productieproces een stuk goedkoper en sneller zullen maken, waardoor slimme kleding wellicht een belangrijke toekomstige modetrend wordt en een vast onderdeel van allerlei kledingcollecties.