In wenigen Minuten zu smarter Kleidung dank Laserdruck

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Smarter Stoff: Die Herstellung dauert nur wenige Minuten.
Smarter Stoff: Die Herstellung dauert nur wenige Minuten. (Bild: rmit.edu.au)

Mit einem neuen Verfahren produzieren Forschende der RMIT University ein smartes Textilstück, das wasserabweisend und dehnbar ist und über eine eingebaute Energiespeicherlösung verfügt.

Geht es nach Forschern der RMIT University, lässt sich die nächste Generation smarter Kleidung in wenigen Minuten per Laserdruck produzieren. Eine Machbarkeitsstudie für eine Technologie, die eine besonders kostengünstige und skalierbare Herstellung von Textilien verspricht, die wasserfest sind und beispielsweise mit langlebigen Geräten zur Energiespeicherung bestückt werden können, wurde nun erstmals mithilfe des Superkondensators Graphen und einer Solarzelle erfolgreich umgesetzt, so eine Meldung von pressetext.

Wasserfeste Super-Kondensatoren

„Smarte Kleidungsstücke mit integrierten Sensoren, die eine kabellose Kommunikation oder verschiedene Möglichkeiten zur Überwachung von gesundheitsrelevanten Daten bieten, benötigen robuste und verlässliche Energielösungen“, sagt Litty Thekkakara, Co-Projektleiterin an der School of Science der RMIT.

Gegenwärtige Ansätze hierfür – beispielsweise das Einweben von Batterien in den Textilstoff – seien aber oft zu schwerfällig und könnten nicht die nötige Energieleistung aufbringen. „Solche elektronischen Komponenten neigen außerdem zu Kurzschlüssen und mechanischen Fehlern, wenn sie mit Schweiß oder Feuchtigkeit in Berührung kommen“, schildert die Expertin.

Dank der neuartigen Produktionsmethode könnte man nun aber gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe schlagen. „Unser Graphen-basierter Super-Kondensator ist nicht nur abwaschbar. Er hält auch genug Energie für intelligente Kleidung bereit und lässt sich in wenigen Minuten großflächig herstellen“, fasst Thekkakara zusammen.

Erste Proof-of-Concept-Studie

Wie die RMIT-Forscherin mit ihrem Team in einer ersten Proof-of-Concept-Studie gezeigt hat, ist ihr neues Herstellungsverfahren tatsächlich in der Lage, innerhalb von nur drei Minuten ein smartes Textilstück in der Größe von zehn mal zehn Zentimetern zu produzieren, das wasserabweisend und dehnbar ist und über eine eingebaute Energiespeicherlösung verfügt.

Die Kondensatoren besitzen eine Flächenkapazität von 49 mF cm-2, eine Energiedichte von 6,73 mWh/cm-2 sowie eine Leistungsdichte von 2,5 mW/cm-2.Die Dehnbarkeit beträgt bis zu 200 %.

Bei einem Test haben die Wissenschaftler ihren Graphen-Super-Kondensator einfach mit einer Solarzelle verbunden und druckten ihn per Laser auf ein Stück Stoff. Um die Leistungs- und Widerstandsfähigkeit ihrer Erfindung zu prüfen, unterzogen sie ihr smartes Stoffteil anschließend einer ganzen Reihe mechanischer Tests - etwa bei starker Hitzeeinwirkung oder durch mehrfaches Waschen. Doch dieses blieb auch danach stabil und effizient.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht:
L. V. Thekkekara & M. Gu: Large-scale waterproof and stretchable textile-integrated laser- printed graphene energy storages, Scientific Reportsvolume 9, Article number: 11822 (2019)

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