Therapiehandschuh für Schlaganfall-Patienten TITV Greiz
Trend

Hightech-Textilien auf dem Vormarsch

Der Stoff aus dem die Träume sind

Lesezeit ca.: 5 Minuten

Hans-Jörg Munke

freier Journalist

T-Shirts, die den Herzschlag messen, Kleidung, die ihre Farbe ändert oder Zeltplanen, die Strom produzieren: Smart Textiles sind dabei, unseren Alltag vielfältig zu bereichern.

05. Mai 2017

„Smart Textiles sind Textilien mit zusätzlichen Funktionen. Man hat darin etwa elektrisch leitfähige Fäden verwoben, um Leitungen zu legen und elektronische Bauteile integrieren zu können“, sagt Sabine Gimpel, Leiterin Forschungsmarketing am Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (titv) . So sei man in der Lage, Stoffe zum Leuchten zu bringen, sensorische oder heizende Eigenschaften hinzuzufügen. Am Ende stünde dann echtes Hightech-Textil.

Als die Thüringer Forscher im Jahr 2000 anfingen, sich mit diesem Thema zu beschäftigen, waren sie mit den von ihnen entwickelten leitfähigen Fäden noch Vorreiter, sagt Gimpel. Mittlerweile habe man eine Menge Mitwettbewerber. Trotzdem sei das titv eines der führenden Institute für smart Textiles. Insgesamt 60 Mitarbeiter, davon 40 wissenschaftliche, beschäftigen sich dort ausschließlich mit der Thematik.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Doch wo kommen die besonderen Stoffe zum Einsatz? „Bekleidung, etwa leuchtende Stoffe, die die Farbe wechseln, ist zwar ein sehr beliebter Bereich, aber nicht der Hauptfokus“, erklärt Sabine Gimpel. Die Hauptanwendungen lägen in den Bereichen Wellness, Sport oder Medizin. 

Wellness und Sport sind für die industrienahen Forscher des titv besonders interessant, weil dahinter ein Massenmarkt stehe. Zudem seien die Zulassungskriterien nicht so hart, teuer und zeitaufwendig wie in der Medizintechnik. 

Ein Beispiel, für das, was smarte Textilien leisten können, ist die Vitalparameter-Abnahme. Die dafür geeigneten Shirts enthalten textile Elektroden, über die sich die Herzfrequenz abnehmen und unmittelbar per App auswerten lässt. „Man kann damit seinen Trainingszustand überwachen und direkt Konsequenzen ziehen, etwa langsamer oder schneller laufen“, sagt die Expertin für Hightech-Stoffe. 

Textile Elektroden kann man weben, stricken oder sticken. Grundlage ist ein leitfähiger Faden aus Polyamid mit Silbermantel, der aus 34 einzelnen Textilfasern, sogenannten Filamenten, besteht. Durch die zahlreichen Einzelfilamente bekommt man einen guten Silbermantel mit hoher Leitfähigkeit. Damit lassen sich Leitungen legen oder Elektroden als Flächen sticken. Die Geometrie ist dabei frei wählbar. Das Silbermaterial liegt auf der Haut,  ist weich und luftdurchlässig und unterscheidet sich so sehr positiv von den üblichen Klebeelektroden.

Nutzung in der Medizintechnik

Neben der passiven Nutzung können die Stoffe auch aktiv genutzt werden. Das ist beispielsweise bei einer weiteren titv-Entwicklung, dem Therapiehandschuh für Schlaganfall-Patienten, der Fall. Dabei sind die Elektroden in einen Handschuh integriert und werden über das leitende Gewebe von Strom durchflossen. Über die Elektroden auf den Fingerspitzen gelangen diese Stromimpulse über die Nervenbahnen dann in die geschädigten Gehirnareale, die sich so reorganisieren können. Im Ergebnis kann das bei den Patienten zu einer Verbesserung der motorischen Fähigkeiten führen. Einen ähnlichen Effekt nutzt auch ein Kooperationsprojekt mit der Firma Bomedus. Dabei wurden textile Elektroden in ein flexibles Rückenband integriert. Über Stromimpulse lässt sich damit der Schmerzreiz bei chronischen Rückenschmerzen unterbrechen. 

Vom Stoff zum „Leuchtstoff“

Zahlreiche Anwendungen sind vom titv gemeinsam mit anderen Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)  und industriellen Partnern bereits bis zur Marktreife gebracht worden. Dazu zählen natürlich auch leuchtende Textilien. Darin sind LEDs eingewebt, das Gewebe selbst dient als Leiterplatte. „Wir haben ein Verfahren entwickelt, bei dem man direkt mit einer Stickmaschine arbeiten kann“, erklärt Sabine Gimpel. Die sogenannte FSD-Technologie (Functional-Sequin-Device-Technologie) ist eine gezielte Weiterentwicklung der Paillettentechnik, bei der mittels Stickmaschine Pailletten automatisch auf dem Textil fixiert werden. Der Leuchtstoff ist vor allem für Warnwesten gut geeignet, wenn keine anderen Lichtquellen vorhanden sind. Aufgeladen wird das Kleidungsstück per Induktion, wenn der Nutzer die Weste abends auf einen Spezialbügel in den Schrank hängt. Denkbar wären auch modische Anwendungen mit leuchtenden Displays oder der Einsatz der Hightech-Gewebe als Gardinen.

„Außen drauf oder innen drin“

Grundsätzlich gibt es zwei Wege, aus Textilien Hightech-Stoffe zu machen: Entweder man bringt in die Faser etwas ein oder man belegt die Fasern oder einzelne Flächen, etwa mit Bauelementen oder Beschichtungen. Beide Möglichkeiten haben ihre Relevanz. Bei Polyester und Polyamid oder Viskose kann man in die Spinnmasse selbst Partikel einbringen. Dabei ist man allerdings auf die Funktion beschränkt, die das Pigment hat. So besteht die Möglichkeit, Partikel einzubringen, um den Stoff heizen zu können.

Aktuelle Forschungsarbeiten zielen darauf ab, die Fasern selbst als Bauelement, etwa als Kondensator oder als Widerstand, nutzen zu können. Von der Idee bis zum fertigen Produkt vergeht allerdings eine Menge Zeit. „Rund zehn Jahre“, weiß Gimpel. Das Beantragen von Projekten, die Suche nach Partnern und das Entwickeln selbst enthalten viele Hürden. 

Wie geht es weiter? „Außen drauf und innen drin – beides wird weiterentwickelt“, ist Sabine Gimpel überzeugt. „Textile Sensoren haben ein großes Zukunftspotenzial.“ Gelänge es beispielsweise, textile Solarzellen so herzustellen, dass sie zuverlässig funktionierten, gäbe es einen riesigen Markt: LKW-Planen, Zelte, Sportarenen mit Textilmembranen oder Fahnen. Dabei müsste die Effektivität gar nicht so groß sein, weil die Flächen sehr groß wären. Daran arbeiteten aktuell viele Forschergruppen. 

Bleibt noch eine letzte Frage: Kann man smarte Textilien waschen? Sabine Gimpel lacht: „Ja, dann sind sie sauber – aber auch funktionsfrei.“ Doch die Ingenieurin weiß um die Ernsthaftigkeit des Themas: „Bei leitfähigen Fäden gibt es beim Waschen einen Silberabrieb. Damit ist die Lebensdauer begrenzt. Wenn ich den Silberfaden aber mit Schutzschicht integriert habe, dann habe ich eine lange Lebensdauer. Elektronische Bauteile machen allerdings noch Probleme.“ Aber auch daran werde geforscht.