Tessuti flessibili intelligenti a base di polimeri conduttivi

Con l’espansione del mercato dei tessuti intelligenti nei settori sanitario, dispositivi di protezione individuale, abbigliamento sportivo e automobile i progettisti sono alla ricerca di soluzioni innovative per integrare funzionalità elettroniche direttamente nei tessuti, evitando la rigidità e la complessità dei cablaggi tradizionali. Per affrontare questa sfida, il Filk Freiberg Institute, istituto di ricerca indipendente specializzato in rivestimenti polimerici per applicazioni tessili, ha collaborato con Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie (OUT) in un progetto congiunto finanziato nell’ambito del programma tedesco Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) del Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE). L’iniziativa ha mirato a sviluppare superfici polimeriche conduttive e flessibili per la prossima generazione di tessuti intelligenti, con l’obiettivo di consentire la distribuzione di LED e sensori su tutta la superficie del tessuto mediante la creazione di un “campo di potenziale” conduttivo uniforme all’interno del materiale. Questa tecnologia garantisce una flessibilità nettamente superiore rispetto ai tradizionali percorsi conduttivi.

Per ottenere la combinazione richiesta di conducibilità, allungamento e flessibilità, Filk e OUT hanno impiegato dispersioni poliuretaniche a base acquosa Impranil di Covestro, creando un film poliuretanico conduttivo e flessibile in cui sono stati incorporati nanotubi di carbonio come additivi elettricamente conduttivi. La strutturazione laser della superficie polimerica conduttiva ha permesso un controllo preciso delle proprietà elettriche del campo di potenziale, consentendo la distribuzione libera di LED e sensori su tutta la superficie del tessuto senza ricorrere a cablaggi tradizionali. Il controllo attivo dei LED incorporati tramite sensori integrati supporta il monitoraggio in tempo reale e la comunicazione bidirezionale, tramite tensione modulata o Bluetooth, a seconda dell’applicazione. “Il nostro obiettivo era quello di ripensare l’integrazione dell’elettronica nei tessuti. Creando una superficie conduttiva invece di un cablaggio fisso utilizzando le dispersioni poliuretaniche Impranil di Covestro possiamo distribuire sensori e fonti luminose in modo molto più libero, aprendo la strada a nuovi design e applicazioni per tessuti intelligenti”, ha dichiarato Martin Heise, viceresponsabile del dipartimento Functional Layer Systems presso il Filk Freiberg Institute. “L’elettronica distribuita, il rilevamento in tempo reale e la comunicazione bidirezionale all’interno di un substrato tessile flessibile rappresentano un passo significativo per la tecnologia indossabile. Collaborando con Filk e Covestro, abbiamo dimostrato che questo tipo di funzionalità adattativa è realizzabile con un livello di sofisticazione difficilmente ottenibile con approcci di cablaggio convenzionali”, ha osservato Iris Vela-Wallenschus, project manager presso OUT.

Il risultato è una piattaforma tecnologica che combina materiali polimerici conduttivi, integrazione di sensori e controlli intelligenti e apre possibilità per nuove applicazioni, come, per esempio, body per neonati controllati da sensori per la fototerapia dell’ittero. Gli attuali trattamenti standard per l’ittero neonatale si basano sull’esposizione a luce blu intorno ai 455 nm in incubatrici ospedaliere. Un body flessibile, che integra LED blu e sensori direttamente nel capo, potrebbe monitorare l’andamento della terapia e regolare in tempo reale l’intensità e la distribuzione della luce. Questo approccio può favorire lo sviluppo di opzioni terapeutiche più flessibili, anche con il supporto del personale ostetrico. Oltre a questa applicazione, le formulazioni a base di PUD Impranil possono essere impiegate in ambiti quali tessuti riscaldati, sensori di pressione e percorsi conduttivi flessibili per dispositivi elettronici indossabili. Il sistema può inoltre essere adattato a processi produttivi scalabili, come la stampa digitale, supportando un’adozione più ampia in settori quali abbigliamento sportivo, interni auto, dispositivi di protezione e apparecchiature IoT connesse. “Questo progetto dimostra come l’innovazione dei materiali possa sbloccare nuove funzionalità nei tessuti. Le nostre dispersioni di poliuretano a base acquosa Impranil hanno fornito la flessibilità, la durabilità e la processabilità necessarie per trasformare un concetto complesso in una piattaforma di tessuti intelligenti scalabile. Siamo orgogliosi di aver supportato Filk e OUT nello sviluppo di un sistema con un impatto concreto, dalla cura neonatale fino al mercato più ampio dei dispositivi indossabili”, ha aggiunto Torsten Pohl, Global Head of Textile Coatings presso Covestro.