L’équipe de recherche suggest des e-textiles portables innovants pour une économie circulaire sturdy

Si l’on veut que les e-textiles (e-textiles) aient un avenir sturdy et à grande échelle, une transformation est nécessaire pour débloquer des e-textiles portables innovants qui s’intègrent dans l’économie circulaire sturdy – en adoptant le thought de conception dit 4R. : réparation; Recyclage; remplacer diminuer.

Les textiles électroniques sont portés près et/ou près de los angeles floor de los angeles peau, avec des programs dans les domaines de los angeles santé, des jeux, de l’entraînement sportif et de los angeles surveillance de l’environnement. Grâce aux composants électroniques intégrés, les textiles électroniques peuvent stocker et récolter de l’énergie, détecter, afficher, actionner et calculer.

Cependant, los angeles croissance long run des textiles électroniques se heurte à deux défis majeurs : premièrement, los angeles hausse des coûts, qui ralentit ensuite leur adoption par les consommateurs. Deuxièmement, il y a les coûts environnementaux élevés associés à los angeles manufacturing de masse, en particulier los angeles air pollution de l’eau par les microplastiques. Essentiellement, nous avons besoin de nouveaux moyens pour éviter que l’growth des textiles électroniques ne devienne le prochain échec environnemental des déchets électroniques.

C’est ce qu’affirme une équipe d’ingénieurs et de scientifiques du Royaume-Uni, du Canada, des États-Unis et de Chine, dirigée par l’Université de Cambridge, qui prévient que los angeles chaîne d’approvisionnement des textiles électroniques et le potentiel de leur commercialisation à grande échelle pourraient être « plus complexes » en raison de le fardeau environnemental mondial qui y est associé et l’utilisation croissante de nanomatériaux dans les textiles. Ils affirment que certains de ces nanomatériaux peuvent poser des problèmes environnementaux et peuvent également avoir des effets néfastes sur los angeles santé humaine (par exemple, inflammation cutanée et/ou absorption de nanoparticules libres dans los angeles peau).

Écrire dans le mag Matériaux naturelsL’équipe de recherche suggest le thought de conception de textiles électroniques 4R (réparer, recycler, remplacer, réduire) combiné à des inventions en matière de sélection et de traitement des matériaux inspirées de los angeles biofabrication – une approche révolutionnaire qui utilise des processus de fabrication additive pour produire des biomatériaux, des dispositifs, des cellules et des tissus. L’objectif est de parvenir à une croissance sturdy et d’équilibrer les rendements économiques/un advertising and marketing business évolutif avec une « sense of right and wrong environnementale », tout en alignant efficacement leurs comportements d’achat sur les objectifs de développement sturdy.

Les 4R pour des produits e-textiles polyvalents et abordables et des chaînes d’approvisionnement améliorées ont été définis comme swimsuit :

je le réparerai

Réparations « au niveau de los angeles fibre », telles que los angeles re-couture, le retissage, le retissage et l’auto-cicatrisation des fibres électroniques, et réparations en vrac « au niveau du tissu », telles que le revêtement, los angeles réimpression et los angeles ré-enduction. -pulvérisation de matières actives.

À terme, les matériaux textiles électroniques adopteront des mécanismes d’auto-réparation, ce qui leur donnera los angeles capacité de s’auto-réparer au fil du temps. De plus, grâce à une approche modulaire des futures conceptions de textiles électroniques, il est également conceivable de remplacer facilement les composants défectueux et de renouveler les fonctions électroniques du système.

Recyclage

À courtroom terme, le recyclage peut être encouragé en triant et en séparant les composants des textiles électroniques en tissus de base et modules électroniques.

Le tissu de base peut être recyclé comme vêtement ordinaire et les composants électroniques peuvent être recyclés comme flux de déchets électroniques ordinaires.

Cependant, le recyclage des textiles électroniques devient plus complexe lorsque, par exemple, les tissus contiennent des fibres électroniques fonctionnelles dotées d’une conductivité électrique et de capacités de détection. Dans los angeles plupart des cas, l’extraction prendrait du temps et serait coûteuse, donc los angeles réutilisation et los angeles réutilisation des composants fonctionnels usagés peuvent être une choice viable, affirment les chercheurs.

remplacer

L’équipe de recherche souligne également que même si les fibres de biomasse telles que celles extraites de los angeles laine, de los angeles soie, de los angeles cellulose, du lin et du chanvre pourraient constituer une supply renouvelable pour los angeles manufacturing de textiles électroniques, cela n’est souvent pas conceivable. Cela est dû au fait que des revêtements actifs dotés de nano- et microstructures et de stratégies fonctionnelles doivent être appliqués pour permettre une fonctionnalité électronique, qui autrement pourrait manquer. Par conséquent, los angeles conception de nouveaux matériaux utilisant des éléments abondants sur terre peut accélérer los angeles commercialisation des textiles électroniques et les rendre plus rentables pour le consommateur moyen.

En outre, l’équipe de recherche appelle également à des choices choices de matériaux d’origine biologique pour le revêtement des fibres électroniques afin de créer des surfaces textiles électroniques non irritantes et compatibles avec los angeles peau. Actuellement, les matériaux disponibles sont pour los angeles plupart synthétiques et non biodégradables.

diminuer

Selon les chercheurs, cela peut s’expliquer de deux manières :

• Réduire les émissions globales et los angeles consommation d’énergie pendant los angeles manufacturing et los angeles diffusion de textiles électroniques.
• Réduire los angeles quantité totale de matériaux utilisés dans les textiles électroniques pour atteindre et maintenir une fonction spécifique.

“Actuellement, los angeles commercialisation à grande échelle des produits e-textile est limitée par les prix élevés et le manque de polyvalence, de durabilité et de lavabilité”, a déclaré le professeur Sherry Huang, co-auteur foremost du département d’ingénierie de Cambridge. “C’est pourquoi les considérations liées aux matériaux doivent être prises en compte dans le domaine des 4R (connu sous le nom de réparer, recycler, remplacer et réduire) afin de garantir un avenir sturdy pour le développement des textiles électroniques.”

“Le lavage automatisé des textiles électroniques a, jusqu’à présent, contribué à une augmentation de los angeles air pollution microplastique dans le cours d’eau. Le défi ici est d’améliorer los angeles longévité fonctionnelle des textiles électroniques, tout en réduisant le nombre de microparticules émises. Les stratégies pour cela incluent … Au Canada : « Séparez les composants transitoires/à utilization distinctive ou concevez des protocoles de nettoyage « à sec » ou « à los angeles vapeur » qui consomment moins d’eau.

L’équipe de recherche a proposé plusieurs stratégies durables en matière de textiles électroniques. Par exemple, les textiles électroniques peuvent être divisés en composants « tissus » et « modulaires ». Los angeles « toile » est lavable en device et fournit l’essentiel de l’expérience sensorielle de l’utilisateur, tandis que les « modules » sont les composants d’interconnexion qui contiennent les fonctions électroniques.

Los angeles « toile » doit être conçue pour maintenir sa fiabilité en tant que give a boost to électriquement isolant et chimiquement inerte sous une utilisation constante et une reconfiguration occasionnelle, disent les chercheurs. Parallèlement, les « modules » de différents codecs peuvent être conçus pour être facilement amovibles et remplaçables, afin que leurs fonctions électroniques puissent être conservées pour une utilisation à lengthy terme.

Le « panneau » et les « modules » peuvent être triés selon trois classifications principales de durée de vie : semi-permanente, avec une durée de vie d’environ un an ; Utilisation more than one, avec une durée de vie allant de quelques semaines à quelques mois ; Et utilization individuel.

Selon les chercheurs, le calendrier de développement des e-textiles intégrés 4R peut être divisé comme swimsuit :

À courtroom terme – normalisation des plates-formes de textiles électroniques pour intégrer une variété de modules électroniques, conduisant à des applied sciences de traitement innovantes et à une consolidation de l’industrie qui fourniront des textiles électroniques abordables à une base de consommateurs plus massive.

Les développements supplémentaires incluent : les processus d’assemblage automatisés ; Une base de données de configurations d’encre fonctionnelles à utiliser par les développeurs de textiles électroniques ; et établir une uniformité dans los angeles séparation des composants sur los angeles base d’évaluations de longévité – une étape qui réduit également efficacement los angeles libération de particules micro ou nanoélectroniques dans le flux d’eau.

“L’adoption de cette approche de normalisation à courtroom terme pourrait permettre aux développeurs de créer un ensemble personnalisé de composants fonctionnels compatibles, améliorant ainsi los angeles sécurité des utilisateurs et l’intérêt public en matière de soins de santé personnalisés et de personnalisation incompatible”, a déclaré Yifei Pan, Ph.D., étudiant à Biointerface. groupe de recherche à Cambridge. Marché des thérapies invasives (c.-à-d. certification des produits) ; Cela peut conduire à certains protocoles de nettoyage.

À moyen terme – utiliser des stratégies de conception centrées sur l’utilisateur et des applied sciences de traitement innovantes pour offrir au public une massive gamme d’e-textiles, confortables à porter et personnalisables pour l’utilisateur.

“C’est le level auquel les fibres auto-cicatrisantes/auto-réparatrices peuvent être obtenues grâce à los angeles conception moléculaire et sans nécessiter d’intervention humaine”, a déclaré le Dr Shi. “Cela créerait effectivement un écosystème de textiles électroniques récupérables, où le produit pourrait être facilement démonté et remis à neuf sans augmenter le fardeau environnemental.”

À lengthy terme, des textiles électroniques durables et « vivants », tels que los angeles peau robotisée, pourraient être obtenus. Les fibres biohybrides et les applied sciences de biofabrication sur mesure permettront à ces textiles électroniques de s’auto-nettoyer (réduisant ainsi les besoins de lavage en device ou de nettoyage à base de solvants), de s’auto-réparer et d’être capables de s’auto-renouveller à l’avenir.

Le professeur Tawfiq Hassan de l’Université de Cambridge a déclaré : « En résumé, los angeles voie vers une fabrication « verte », biohybride et circulaire nécessite d’intégrer nos ideas 4R avec los angeles manufacturing de fibres fonctionnelles/los angeles fabrication additive numérique et los angeles biofabrication pour produire des conceptions de textiles électroniques hautement personnalisables. Centre de graphène.

Le professeur Huang a ajouté : « À mesure que nous nous dirigeons vers une fabrication sturdy de textiles électroniques à l’avenir, il pourrait y avoir un changement de paradigme, passant d’une stratégie de manufacturing de masse centralisée avec une set up principale à une plate-forme de fabrication additive/affect three-D plus répandue – conduisant finalement à los angeles création et réparation de e-textiles. » Sur position.