Международная команда, возглавляемая Кембриджским университетом, ранее продемонстрировала, что тканые дисплеи могут быть изготовлены больших размеров, но эти более ранние примеры были изготовлены с использованием специализированного ручного лабораторного оборудования. Другие "умные" текстильные изделия могут быть изготовлены на специализированных предприятиях по производству микроэлектроники, но они очень дороги и приводят к образованию больших объемов отходов.

Однако команда обнаружила, что гибкие дисплеи и "умные" ткани можно изготавливать гораздо дешевле и экологичнее, сплетая электронные, оптоэлектронные, чувствительные и энергетические волоконные компоненты на тех же промышленных ткацких станках, которые используются для изготовления обычного текстиля. Их результаты, опубликованные в журнале Научные достижения, демонстрируют, как интеллектуальный текстиль может стать альтернативой более крупной электронике в таких секторах, как автомобилестроение, электроника, мода и строительство.

Несмотря на недавний прогресс в разработке интеллектуальных текстильных изделий, их функциональность, размеры и формы ограничены современными производственными процессами.

"Мы могли бы производить эти текстильные изделия на специализированных установках микроэлектроники, но для этого требуются миллиарды фунтов инвестиций", - сказал доктор Сангхо Ли из инженерного факультета Кембриджа, первый автор статьи. "Кроме того, производство интеллектуального текстиля таким способом сильно ограничено, поскольку все должно быть изготовлено на тех же жестких пластинах, которые используются для изготовления интегральных схем, поэтому максимальный размер, который мы можем получить, составляет около 30 сантиметров в диаметре".

"Интеллектуальный текстиль также был ограничен отсутствием у него практичности", - сказал доктор Луиджи Окчипинти, также из инженерного факультета, который руководил исследованием. "Вы думаете о том, какие изгибы, растяжения и складывания приходится выдерживать обычным тканям, и было непросто внедрить такую же прочность в интеллектуальный текстиль".

В прошлом году некоторые из тех же исследователей показали, что если волокна, используемые в интеллектуальном текстиле, покрыть материалами, способными выдерживать растяжение, они могут быть совместимы с обычными процессами ткачества. Используя эту технику, они изготовили 46-дюймовый тканый демонстрационный дисплей.

Теперь исследователи показали, что интеллектуальный текстиль может быть изготовлен с использованием автоматизированных процессов, без ограничений по его размеру или форме. Множество типов волоконных устройств, включая устройства накопления энергии, светодиоды и транзисторы, были изготовлены, инкапсулированы и смешаны с обычными волокнами, синтетическими или натуральными, для создания интеллектуального текстиля путем автоматического ткачества. Волоконные устройства были соединены между собой автоматизированным методом лазерной сварки с использованием электропроводящего клея.

Все процессы были оптимизированы таким образом, чтобы свести к минимуму повреждение электронных компонентов, что, в свою очередь, сделало интеллектуальный текстиль достаточно прочным, чтобы выдерживать растяжение промышленного ткацкого станка. Метод инкапсуляции был разработан с учетом функциональности волоконных устройств, а механическая сила и тепловая энергия были систематически исследованы для достижения автоматизированного плетения и соединения на основе лазера соответственно.

Исследовательская группа, работающая в партнерстве с производителями текстиля, смогла изготовить тестовые лоскутки "умного" текстиля размером примерно 50х50 сантиметров, хотя их можно увеличить до больших размеров и производить в больших объемах.

"У этих компаний есть хорошо налаженные производственные линии с высокопроизводительными экструдерами для волокна и большими ткацкими станками, которые могут автоматически соткать квадратный метр текстиля", - сказал Ли. "Таким образом, когда мы внедряем в процесс интеллектуальные волокна, результатом является, по сути, электронная система, которая изготавливается точно так же, как и другие текстильные изделия".

Исследователи говорят, что большие гибкие дисплеи и мониторы можно было бы изготавливать на промышленных ткацких станках, а не на специализированных предприятиях по производству электроники, что значительно удешевило бы их производство. Однако необходима дальнейшая оптимизация процесса.

"Гибкость этих тканей просто поразительна", - сказал Окчипинти. "Не только с точки зрения их механической гибкости, но и гибкости подхода, а также для развертывания устойчивых и экологичных платформ по производству электроники, которые способствуют сокращению выбросов углекислого газа и позволяют реально применять интеллектуальный текстиль в зданиях, интерьерах автомобилей и одежде. В этом смысле наш подход совершенно уникален".

Исследование было частично поддержано Европейским союзом и Фондом исследований и инноваций Великобритании.