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4D Textile Exoskeleton – David Schmelzeisen, Institute of Textile Technology at RWTH Aachen University
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TEXCYCLE #4

Biomimikry

In Milliarden von Jahren hat die Natur ausgeklügelte Systeme entwickelt, um in der Wildnis zu überleben – sei es, um zu fliegen, unter Wasser zu leben, sich vor Raubtieren zu tarnen, oder nach Verletzung zu heilen. Schon immer hat sich die Textilindustrie von der Natur inspirieren lassen: von der Suche nach Kunstseide im alten China bis hin zur Entwicklung von Klettverschluss in der Mitte des 20. Jahrhunderts. Die Herstellung von Materialien, Strukturen und Systemen, die biologische Einheiten und Prozesse nachahmen, wird als Biomimikry bezeichnet. Hier werfen wir einen Blick auf einige der neuesten Textilinnovationen, die sich aus dem Spielbuch der Natur herauskristallisieren, um effizientere und nachhaltigere Lösungen zu entwickeln.

4D Textilien

4D-Strukturen vereinen Raum und Zeit und sind so programmiert, dass sie ihre Form in einer geplanten, absichtlichen Weise an externe Reize, ohne robotische Mechanismen, d.h. Drähte oder Motoren, anpassen. Active Textile vom Self-Assembly Lab am MIT ist ein Verbundgewebe, das mit V-förmigen Schlitzen versehen ist, welche sich als Reaktion auf Licht öffnen und schließen. Dies wird ermöglicht, weil jede der sechs Schichten unterschiedlich auf Licht und Wärme reagiert und sich ausdehnt, insbesondere die beiden oberen Schichten, die den Mechanismus steuern. Auch das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen hat selbstverändernde Textilien durch 3D-Drucken von Mikrostrukturen auf gespanntes Gewebe untersucht. Diese Vordehnung bindet Energie in das Textil ein - denken Sie an eine gespannten Feder - und ermöglicht es ihm, sich bei Aktivierung durch Wärme oder Feuchtigkeit zu verformen. Adaptive Textilien können in Innenräumen und in der Architektur eingesetzt werden, wie z.B. Sonnenschutzdächer oder Stadiondächer, die sich dem Wetter anpassen, oder in Sportbekleidung, die sich als Reaktion auf physiologischen Stress verändert.

Selbstreinigung

Nach Fashion Revolution stammen bis zu 25% des CO2-Fußabdrucks eines Kleidungsstücks von der Art und Weise, wie es gewaschen und gepflegt wird. Wenn Kleidung also Schmutz abweisen oder sich selbst reinigen könnte, dann würde dies eine beträchtliche Menge an Wasser einsparen und im Falle von Polyesterkleidung die Mikrofaserbelastung reduzieren. Nach dem Beispiel von Wasser, das vom Rücken einer Ente oder von einem Lotusblatt abperlt, bieten Unternehmen wie Filium, Dropel und Labfresh Naturfasern mit hydrophoben, schmutzabweisenden und geruchsabweisenden Eigenschaften an - geeignet für eine Vielzahl von Produkten von Kleidung und Teppichen über Handtücher bis hin zu Polstern. Silber-Nanopartikel werden Textilien seit langem zugesetzt, um geruchsbildende Bakterien abzutöten, jedoch ist Nanosilber anfällig für Auslaugung und könnte für das Wasserleben giftig sein. Als sicherere Alternative nutzt das Additiv Mintactiv der Sanitized AG die antimikrobielle Wirkung von Pfefferminzöl für ein natürlich frisches - und recycelbares - Textil.

Temperaturregelung

Anfang des Jahres schufen Forscher der University of Maryland den ersten Stoff, der automatisch regelt, wie viel Wärme durch ihn hindurchgehen kann. Wie die oben beschriebenen 4D-Textilien besteht dieses Gewebe aus zwei Materialien: einem, das Wasser absorbiert und einem, das es abstößt. Bei Nässe, beispielsweise durch Schweiß, zieht sich das Garn zusammen und schließt Lücken im Gewebe, damit Wärme entweichen kann; bei Abkühlung und Trocknung dehnen sich die Fasern aus und schließen die Lücken, um Wärme zu speichern. Darüber hinaus steuert das Gewebe auch, wie viel Infrarotstrahlung - die weitgehend für die Regulierung der Körpertemperatur verantwortlich ist - ein- oder ausgeleitet wird. Mit zunehmender Annäherung der Garnstränge ändert sich die elektromagnetische Kopplung zwischen den mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen beschichteten Fasern, so dass mehr Infrarotstrahlung aus dem Körper entweichen kann. Diese Kohlenstoffbeschichtung lässt sich bereits in der Färbephase leicht zu Stoffen hinzufügen und könnte mit ihren Eigenschaften, die einer zweiten Haut ähneln, dazu führen, dass wir eines Tages nur noch eine einzige Schicht Kleidung benötigen (denken Sie an Star Trek-Uniformen).

Automatische Reparatur

Stellen Sie sich vor, dass ein Loch in Ihren Strümpfen oder ein Riss in Ihren Chinos genau wie Schnitte und Schürfwunden am Körper verheilen könnten: Forscher der Pennsylvania State University haben eine selbstheilende Polyelektrolytbeschichtung entwickelt, die einfach mit etwas warmem Wasser auf beschädigtes Gewebe getropft werden kann, um gerissene Fasern wieder zu verbinden. In der Zwischenzeit identifizierte und isolierte das in Philadelphia ansässige Labor Tandem Repeat selbstheilende Tintenfischgene, die auch als Beschichtung auf Textilien aufgebracht oder in Fasern eingebaut werden können, so dass die Auto-Reparatur-Eigenschaften integriert sind. Dies kann nicht nur die Haltbarkeit und Lebensdauer der Produkte erhöhen, sondern auch dazu beitragen, die Belastung durch giftige Chemikalien für Landwirte und Soldaten bei der Arbeit in ihren jeweiligen Bereichen zu begrenzen.

Kurze Zyklen

Die Natur verändert sich, ähnlich wie die Mode, mit den Jahreszeiten und schafft dies dennoch, ohne Abfall zu produzieren. Einige Designer sehen schnelle Mode als Chance und nicht nur als ein fehlerhaftes Konzept und wollen den Produktlebenszyklus mit schnell abbaubaren Materialien beschleunigen, die mit dem aktuellen Verbraucherverhalten Schritt halten. Die Idee der Einwegbekleidung gibt es seit den 1960er Jahren, als Papierkleider zu einer kurzlebigen Neuheit wurden. Heute arbeitet das Materialforschungslabor Neffa daran, Kleidungsstücke mit Mycel zu "züchten", die nach wenigen Tragen in den Kompostbehälter gelegt werden können. Die photosentiven Algenfarben des Berliner Designstudios Blond & Bieber beispieltweise ändern unter Sonneneinstrahlung allmählich ihre Farbe - perfekt für diejenigen, die sich schnell an ihren Kleidungsstücken sattsehen.

Der Kreis schließt sich

Das oberste Ziel der Biomimikry ist es, eine Kreislauffähigkeit zu erreichen. Die Natur basiert auf zwei Polymeren: Proteinen und Polysacchariden. Sie wächst immer auf dem Weg des geringsten Widerstandes, was bedeutet, dass sie im Umkehrschluss leicht abgebaut werden kann und von Natur aus energieeffizient ist. Mischfasern und beschichtete Textilien sind hingegen schwer zu recyceln oder gar zu zersetzen, so dass künstliche Lösungen nur die Verwendung biologisch abbaubarer, ungiftiger Materialien in Betracht ziehen und/oder hocheffiziente Recyclingsysteme entwickeln sollten. Die Reduzierung der Umweltbelastung und die längere Lebensdauer der oben genannten Innovationen verschaffen uns hoffentlich etwas mehr Zeit, um die Natur einzuholen und mit ihr mitzuhalten.

Beim nächsten Mal: Virtuelles Design, von AI zu VR.

Written by Mairi Hare as part of a collaboration between Sourcebook GmbH and Texpertise Network.

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