Ob farbig leuchtende T-Shirts, sensorbestückte Jacken oder andere elektronisch “aufgerüstete” Kleidungsstücke – schon länger suchen Forscher nach Methoden, um Elektronik in Kleidung zu integrieren. Die zunehmende Miniaturisierung der Bauteile und die Entwicklung flexibler Elektronikkomponenten hat es möglich gemacht, erste Textilien “intelligent” zu machen. Bei ihnen werden meist flexible Leiterbahnen aus Aluminium, Kupfer oder speziellen organischen Lichtemittern in das textile Gewebe eingewoben. Das Problem jedoch: Bisher sind die meisten dieser “smarten” Textilien nur bedingt wasserfest und sie müssen nachträglich als zusätzliche Bauteile in das Gewebe eingebracht werden. Eine Möglichkeit, beispielsweise Leuchtdioden oder Photosensoren auf Diodenbasis direkt in synthetische Textilfasern zu integrieren, fehlte weitgehend – auch weil diese Kunstfasern unter zu großer Hitze zu Fäden ausgezogen werden.
Im Inneren der Kunstfaser
Jetzt jedoch haben Michael Rein vom Massachusetts Institute of Technology und sein Team eine Lösung für dieses Problem entwickelt. “Unser Ansatz bietet einen Weg, um auf einfache Weise noch komplexere Funktionen in Fasern zu integrieren”, so die Forscher. Ausgangspunkt für ihre Technik ist die sogenannte Preform – ein dünner Kunststoffstab von 2,5 Zentimetern Dicke und Dutzenden Zentimetern Länge. Aus ihm wird in den Textilfabriken unter Hitzeeinwirkung die weniger als einen Millimeter dünne Kunstfaser gezogen. Aus einem Preform entsteht so ein Faden von mehreren Kilometern Länge. In diesen Rohling haben die Wissenschaftler nun ihre Elektronik integriert. Zwei haarfeine, extrem lange Kupfer- oder Wolframleitungen werden dafür in zwei getrennte Längskanäle in der Preform eingeführt, außerdem in bestimmten Abständen Dutzende von Leuchtdioden oder Dioden-Photosensoren.
“Wenn nun die Preform erhitzt und zur Faser ausgezogen wird, nähern sich durch das Dünnerwerden der Faser die Leiterbahnen den Dioden an, bis sie elektrisch in Kontakt sind”, erklären Rein und seine Kollegen. “Das Resultat sind hunderte von Dioden, die über parallele Leitungen im Inneren einer einzigen Faser verbunden sind.” Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die nur kurze Faserlängen erlauben, könne man mit diesem Verfahren mehrere Kilometer dieser Funktionsfaser aus einer Preform erzeugen. Die so erzeugten Kunstfasern lassen sich ganz normal zu Synthetikstoffen und Kleidung verweben, wie Versuche belegten. Der Clou dabei: Weil die Elektronik komplett vom Polymer der Kunstfaser eingeschlossen ist, sind diese Elektronikfasern sehr robust und absolut wasserdicht, wie die Forscher berichten. In Tests überstanden die Elektroniktextilien wochenlanges Untertauchen und sogar zehn Waschgänge in der Waschmaschine ohne Schäden oder Funktionseinbußen.
