E-textilie Terminologie

Následující článek je zaměřen na terminologii z oblasti e-textilií (electronic textiles / smart garments / smart clothing / smart textiles / smart fabrics). Jde o textilie, které umožňují zabudování mikroelektronických zařízení, včetně senzorů (teploty, plynů atp.), fotovoltaických komponent, baterií, případně svíticích módních doplňků (diody LED). Tyto e-textilie lze využívat v rámci nositelné elektroniky (wearable electronics) a rovněž při návrhu interiérů (interior design).

Článek navazuje na předchozí terminologická témata: Biomedicínské inženýrství, Nositelná elektronika. Text vychází z dokumentů technické komise IEC/TC 124 a z článků české a anglické wikipedie.

Klasifikace souvisejících termínů

Generace e-textilií

• První generace: senzor je přichycen k oděvu (attached to apparel). Tento přístup je používán pro sportovní oděvy Adidas, Nike atp.
• Druhá generace: senzory jsou zabudovány do oděvu (embedded in the garment), např. do výrobků od Samsung, Alphabet, Ralph Lauren atp.
• Třetí generace: oděv má zabudovánu funkci senzoru (garment is the sensor). Řada společností nabízí pro tyto účely senzory tlaku, deformace a teploty.

Kategorie e-textilií:

• e-textilie s klasickými elektronickými komponentami zabudovanými do oděvů, například: vodiče, integrované obvody, svíticí diody LED, organické diody OLED a konvenční baterie;
• e-textilie s elektronikou integrovanou přímo do textilních substrátů. Takto lze zahrnovat pasivní komponenty jako vodiče a rezistory nebo aktivní komponenty;
• e-textilie hybridní, tj. klasické komponenty jsou připojeny přes konektor a některé jsou integrovány do textilních substrátů.

Aktivní prvky integrované do textilních substrátů:

• tranzistory (transistors);
• diody (diodes);
• solární články (solar cells).

Technická komise IEC/TC 124

IEC TC 124, Nositelná elektronická zařízení a technologie (Wearable Electronic Devices and Technologies), připravuje pro tuto oblast soubor dokumentů IEC 63203. Pracovní skupina IEC/TC 124/WG 2, E-textilie (E-textiles) zpracovává část tohoto souboru zaměřenou na:

• metody hodnocení pro textilie, materiály, zařízení a systémy s elektrotechnickými funkcemi (functionalities);
• metody měření základních vlastností
• vodivých vláken (basic properties of conductive yarns);
• vodivých tkanin v simulovaném mikroklimatu (conductive fabric under simulated microclimate);
• izolačních materiálů (insulation materials);
• metody zkoušení trvanlivosti při praní systémů s e-textiliemi (washable durability test methods);
• napájená komunikace se systémem s e-textiliemi (powered communication for e-textile system);
• konektory typu patentka (snap fastener connectors) pro spojení e-textilií s oddělitelnými elektronickými komponentami.

Ochranné oděvy (protective clothing) s e-textiliemi:

• chemické (chemical);
• biologické (biological);
• radiologické (radiological);
• obranné nukleární (nuclear defense);
• vojenské (military).

Příklady použití e-textilií:

• monitorování životních funkcí pacientů/sportovců/pilotů/řidičů, např. teploty, tepové frekvence;
• snímání EKG, kdy příslušné snímací elektrody smáčené gelem jsou vyrobeny z e-tkaniny;
• monitorování osob, které manipulují s nebezpečnými materiály;
• monitorování osob při nukleárním, biologickém či chemickém napadení;
• sledování dětí pomocí GPS;
• inovativní módní e-doplňky;
• obnovení poškozeného smyslového vnímání.

Vysvětlivky k souvisejícím termínům

Inteligentní textilie dokážou reagovat na okolní podněty a prostředí (akumulace tepla, propouštění vzduchu, antibakteriální vlastnosti atd).

Senzorové systémy založené na e-textiliích

Jde o flexibilní, otevřené senzorové mobilní systémy umožňující integraci do pracovních oděvů, uniforem i jiného oblečení, které mohou monitorovat životní funkce člověka i vlastnosti prostředí, ve kterém se člověk nachází. Profesionální e-oděvy jsou určeny pro sportovce, vojáky, policii, hasiče atp.

Funkční textilie mohou např.:

• akumulovat teplo;
• propouštět vzduch;
• nepropouštět vodu;
• transportovat vodu od těla.

Textilie (Akademický slovník ČJ) jsou textilní suroviny a výrobky (příze, tkaniny, pleteniny atp.).

Uhlíkové nanotrubice (Carbon NanoTubes, CNT)

Jde vlastně o uhlíková nanovlákna, která lze mj. použít na výrobu:

• senzorů (měření napětí a teploty);
• pružných superkondenzátorů (např. zdroje energie pro přenosné e-přístroje);
• aktuátorů (akčních členů, např. umělých svalů).

Vláknová elektronika (fibretronics)

Obdobně jako v klasické elektronice vyžaduje konstrukce elektronických vlastností textilních vláken použití vodivých a polovodičových materiálů typu vodivé textilie. Řada komerčně dostupných vláken obsahuje pro tkaní nebo šití mezi textilními vlákny kovová vlákna. Kovy a klasické polovodiče jsou tuhé materiály a nejsou vhodné pro aplikace s textilními vlákny z důvodu častého napínání a ohýbání při běžném používání. Elektrické komponenty je nutné při praní izolovat, aby se zabránilo jejich poškození.