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TrendHightech-Textilien auf dem Vormarsch

Der Stoff aus dem die Träume sind

Lesezeit ca.: 5 Minuten
Hans-Jörg Munke

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.