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Wearable-Technik
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Texcycle #7

Nachhaltige smarte Textilien und Wearables

Bis 2020 werden voraussichtlich über 20 Mrd. Objekte mit dem Internet der Dinge vernetzt sein, es überrascht deshalb nicht, dass Elektronikschrott inzwischen weltweit die am schnellsten wachsende Abfallart ist – aber der E-Schrott wird nur zu 20% ordnungsgemäß recycelt. Wir betrachten hier einige der neuesten Entwicklungen, die für mehr Nachhaltigkeit im Bereich der Wearable-Technik sorgen.

Textilien mit Energieerzeugung
Batterien sind häufig der sperrigste Bestandteil von Wearables und werden gerne fest integriert, was das Recycling erschwert – es gibt jetzt aber Textilien, die als vielversprechendes Trägermaterial selbst Energiequelle sind. In Zusammenarbeit mit der schwedischen Textilhochschule in Borås, haben Forscher an der Technischen Hochschule Chalmers einen Stoff entwickelt, der kinetische in elektrische Energie umwandelt. Der Webstoff besteht zum einen aus piezoelektrischen Garnen, die bei Dehnung oder unter Druck Strom erzeugen, zum anderen aus leitfähigen Garnen zum Transport des elektrischen Stroms. Aktuell kann damit genug Energie für eine LED-Lampe, einen Taschenrechner oder eine Digitaluhr produziert werden. Unterdessen haben Forscher an der National Chung Hsing University (Taiwan) und am Georgia Institute of Technology (USA) den ersten energieerzeugenden triboelektrischer Stoff entwickelt, der wasserfest ist und kinetische Energie umwandeln kann – aus Wind, Regen oder Körperbewegungen. Der triboelektrische Effekt beschreibt die durch Reibung erzeugte elektrische Ladung, wobei das Vorhandensein von Wasser den Effekt bisher verhinderte. So könnte dieses Material für Fahnen, Zelte und Dachabdeckungen sowie für Schirme und Regenmäntel verwendet werden, um elektronische Geräte im Freien zu versorgen.

Recycelbare E-Skin
Forscher an der Universität Colorado entwickeln eine neuartige flexible, selbstheilende, vollständig recyclebare elektronische Haut. Ausgestattet mit Sensoren zur Messung von Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und Luftstrom, ahmt das dünne, lichtdurchlässige Material die mechanischen Eigenschaften der menschlichen Haut nach und könnte in Felden wie Robotik, Prothesenentwicklung und biomedizinische Geräte Anwendung finden. Außerdem besteht das Potenzial, das Material für Hautübertragungen und Transplantationen zu nutzen. Die E-Skin basiert auf einem neu entwickelten Polymer namens "Polyimin", das zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit, chemischen Stabilität und elektrischen Leitfähigkeit mit Silbernanopartikeln dotiert ist. Bei Beschädigungen kann eine Lösung von handelsüblich verfügbaren Verbindungen in Ethanol aufgebracht werden, um die „Wunde“ zu heilen. Wenn die Haut ihr Lebensende erreicht hat, kann sie in einer Recycling-Lösung getränkt werden. Dadurch bauen sich die Polymere ab, und die Silbernanopartikel sinken zu Boden. Die recycelte Lösung und die Nanopartikel können dann für die Herstellung neuer, funktioneller E-Haut verwendet werden. So entsteht kein E-Schrott, und es eröffnet sich eine neue Kreislaufvision für Elektronik.

Technik im Gesundheitswesen
Wearables können uns auch im Gesundheitsbereich unterstützen. Millionen Diabetiker in aller Welt überwachen derzeit ihre Blutzuckerwerte mit routinemäßigen Messungen, wobei etwas Blut aus der Fingerspitze entnommen wird. Eine nichtinvasive, nadelfreie, kontinuierliche Glukoseüberwachungen steht jetzt zunehmend zur Verfügung, wie z.B. SugarBEAT, ein System von Einmalpflastern mit Bluetooth-Verbindung zur Smartphone-App und Anzeige der Glukosemesswerte im Fünfminutentakt. Am Arbeitsplatz werden Wearables eingesetzt, um Verletzungen zu verringern und zu vermeiden: Von Näherungssensoren, die bei zu geringem Abstand zu leistungsstarken Maschinen warnen, bis zu Körper-Überwachungsgeräten wie Kinetic Reflex, die riskante Körperhaltungen und Bewegungen ermitteln und beurteilen, was im Laufe der Zeit die Biomechanik des Trägers verbessern kann. Technik und ältere Leute, das mag vielleicht nicht so gut zusammen gehen, aber smarte Geräte fürs Älterwerden können Senioren und damit auch dem Pflegepersonal das Leben erleichtern, weil damit mehr Unabhängigkeit einhergeht. Diese Wearables bieten Gesundheitsversorgung mit Fernüberwachung. Sie verfolgen den Standort des Anwenders, die Herzfrequenz und/oder andere Vitalparameter und nutzen diese Daten, um Unregelmäßigkeiten oder Notfälle anzuzeigen.

Mit zunehmender Zweck- und Nutzerorientierung der Wearables bleibt weniger Raum für unnütze technische Spielereien. Angesichts des größeren Bewusstseins für E-Schrott sollten die Geräte so konstruiert sein, dass die entsprechenden Materialien problemlos zu demontieren sind. Hoffentlich wird es in nicht so ferner Zukunft Wearables geben, die ihre Energie aus der Bekleidung, d.h. aus recycelbaren energieproduzierenden Textilien beziehen, was für unser Leben und unsere Umwelt ein Qualitätsplus bedeutet.

Nächste Folge: Zusammenarbeit – Gründerzentren, offene Innovation und Partnerschaften.

Von: Mairi Hare im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen Sourcebook GmbH und Texpertise Network.

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