FibeRobo vom MIT: Ein Durchbruch bei wandelbaren Textilien

von Amir Hussein
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Shape-shifting fiber

Ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlern des MIT und der Northeastern University hat eine neuartige Flüssigkristall-Elastomerfaser entwickelt, die auf thermische Veränderungen reagiert, indem sie ihre Form ändert. Diese Innovation mit dem Namen FibeRobo ist bereit, die Textilindustrie durch ihre nahtlose Integration in bestehende Stoffproduktionssysteme zu verändern und bietet das Potenzial für Kleidungsstücke, die ihre Isoliereigenschaften als Reaktion auf Temperaturschwankungen anpassen. Das Konzept demonstrieren die Forscher anhand eines Prototyps einer Jacke, die automatisch wärmer wird, wenn die Umgebungstemperatur sinkt.

FibeRobo zeichnet sich durch seine Erschwinglichkeit und Kompatibilität mit herkömmlichen Textilproduktionsmethoden aus, was auf seinen Nutzen in einer Reihe von Anwendungen hindeutet, von Hochleistungssportbekleidung bis hin zu medizinischer Kompressionsbekleidung.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein einziges anpassungsfähiges Kleidungsstück, das seine Wärmeisolierung intelligent an saisonale Wetterschwankungen anpasst. Das verspricht FibeRobo, ein innovatives Material, das sich bei steigenden Temperaturen zusammenzieht und beim Abkühlen auf natürliche Weise seine ursprüngliche Form wieder annimmt – und das alles ohne die Notwendigkeit einer eingebetteten Elektronik.

Integration mit der Textilherstellung

Die Faser ist bemerkenswert kostengünstig und lässt sich leicht in Textilproduktionsprozesse wie Webstühle, Stickereien und Strickmaschinen einbinden, sodass sie in großen Längen in Massenproduktion hergestellt werden kann. Diese Anpassungsfähigkeit ermöglicht die Herstellung von Textilien mit eingebetteten Bewegungs- und Sinnesfunktionen.

Die Aktivität der Faser wird durch Temperaturänderungen gesteuert und kann durch die Kombination mit leitfähigen Fäden verstärkt werden, wodurch eine elektrische Aktivierung ermöglicht wird. Diese elektrische Interaktion ermöglicht es dem Stoff, sich entsprechend digitaler Signale zu verändern und möglicherweise mit digitalen Geräten wie Herzfrequenzmessern zu interagieren.

Die Wissenschaft der adaptiven Stoffe

Jack Forman, Postgraduiertenforscher an der Tangible Media Group des MIT und Mitarbeiter am Center for Bits and Atoms, steht an der Spitze dieser Studie. Formans Forschung, die zusammen mit einem Team aus elf weiteren Experten des MIT und der Northeastern University durchgeführt wurde, befasst sich mit der Verwendung von Textilien in verschiedenen Bereichen und verdeutlicht das Paradoxon, dass Textilien trotz ihrer Allgegenwärtigkeit an inhärenter Anpassungsfähigkeit mangeln. Ihr Artikel über die Betätigungsfaser wird auf dem ACM Symposium on User Interface Software and Technology vorgestellt.

Das für ihre Forschung zentrale Material, das Flüssigkristallelastomer (LCE), weist einzigartige Eigenschaften auf: Es fließt als Flüssigkeit und setzt sich dann in einer Kristallstruktur ab. Unter thermischem Einfluss ordnen sich diese Strukturen neu an, wodurch sich die Faser zusammenzieht und sich dann ohne Biegung wieder zurückzieht. Durch Feinabstimmung der chemischen Zusammensetzung können Forscher die Betätigungseigenschaften anpassen, beispielsweise den Kontraktionsgrad und den Reaktionstemperaturbereich.

Das Team hat praktische Anwendungen von FibeRobo demonstriert, darunter einen adaptiven Sport-BH, der sich bei körperlicher Aktivität strafft.

Herausforderungen bei der Faserherstellung

Die Herstellung von LCE-Fasern ist ein heikler Prozess, und Standardmethoden versagen oft und führen zu unbrauchbarem Material. Um diese Herausforderungen zu meistern, hat Forman eine spezielle Maschine entwickelt, die 3D-Druck und Laserschneidtechnologie nutzt. Dem komplizierten Prozess des Extrudierens und Aushärtens des LCE-Harzes folgt eine Behandlung, die die Faser für die Integration in die Textilherstellung vorbereitet. Am Ende entsteht innerhalb eines einzigen Tages eine funktionelle, kilometerlange Faser.

Darüber hinaus hat das Team eine Kompressionsjacke für Formans Hund Professor entwickelt, die aus der Ferne über ein Smartphone beruhigenden Druck abgeben kann.

Vorausschauen

Die Forscher streben danach, die Faser im Hinblick auf Recyclingfähigkeit oder biologische Abbaubarkeit zu verfeinern und ihre Herstellung zu vereinfachen, um sie auch für Personen außerhalb von Laborumgebungen zugänglich zu machen.

Mit der Ausweitung der Anwendungen von FibeRobo geht Forman davon aus, dass es zu einer alltäglichen Ressource wird, die für alle kreativen Textilprojekte zur Verfügung steht.

Lining Yao, außerordentliche Professorin an der Carnegie Mellon University, drückt ihre Bewunderung für den Einfallsreichtum bei Textildesigns aus, der durch diese Innovation möglich ist, obwohl sie nicht direkt mit der Studie in Verbindung steht.

Die Forschung profitiert von der Unterstützung verschiedener Stipendien und Kooperationen mit Beiträgen von Teammitgliedern am MIT und an der Northeastern University.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zu formverändernden Fasern

Was ist FibeRobo und wer hat es entwickelt?

FibeRobo ist eine revolutionäre formverändernde Faser, die von Forschern des MIT und der Northeastern University entwickelt wurde. Es handelt sich um eine Flüssigkristall-Elastomerfaser, die als Reaktion auf Temperaturänderungen ihre Form ändert.

Wie funktioniert die FibeRobo-Faser?

Die aus Flüssigkristall-Elastomer hergestellte Faser zieht sich bei Erwärmung zusammen und kehrt beim Abkühlen in ihren ursprünglichen Zustand zurück, ohne dass Sensoren oder starre Komponenten erforderlich sind.

Was sind die möglichen Anwendungen von FibeRobo?

Mit FibeRobo können sich verändernde Textilien wie adaptive Leistungsbekleidung und Kompressionsbekleidung hergestellt werden, die Eigenschaften wie Isolierung als Reaktion auf Temperaturänderungen anpassen.

Kann FibeRobo in aktuelle Textilherstellungsprozesse integriert werden?

Ja, FibeRobo ist so konzipiert, dass es vollständig mit vorhandenen Textilherstellungsmaschinen, einschließlich Web-, Stick- und Strickmaschinen, kompatibel ist.

Welche Bedeutung hat die Kompatibilität von FibeRobo mit industriellen Strickmaschinen?

Diese Kompatibilität ermöglicht die nahtlose Integration von FibeRobo in die Textilproduktion und ermöglicht so die Massenproduktion intelligenter Stoffe mit Morphing-Funktionen.

Wie verbessert die Einbindung von leitfähigem Faden die FibeRobo-Fasern?

Durch die Kombination mit leitfähigen Fäden können FibeRobo-Fasern elektrisch betätigt werden, was eine digitale Kontrolle über die Form und Eigenschaften des Stoffes ermöglicht.

Was will das Forschungsteam künftig mit FibeRobo erreichen?

Ziel des Teams ist es, FibeRobo so weiterzuentwickeln, dass es recycelbar oder biologisch abbaubar ist und den Produktionsprozess für eine breitere Zugänglichkeit und Anwendung zu vereinfachen.

Mehr über formverändernde Fasern

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3 Kommentare

Mike_r November 5, 2023 - 4:28 pm

Liegt das nur an mir oder kommt es mir so vor, als würde Science-Fiction Wirklichkeit werden? Textil, das seine Form verändert, das ist groß

Antwort
Jenna K November 5, 2023 - 4:41 pm

Wow, diese FibeRobo-Sachen vom MIT sind bahnbrechend. Stellen Sie sich Kleidung vor, die sich dem Wetter anpasst, so cool

Antwort
SamT November 6, 2023 - 12:15 am

Vielen Dank an die Forscher, dass sie etwas so Komplexes fast einfach erscheinen lassen, Wissenschaft ist der Hammer!

Antwort

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