研究者らは、スマートセンサー、エネルギーハーベスティング、ストレージを直接布に組み込んだ46インチの織物製ディスプレイを開発しました。
国際科学者チームは、アクティブな電子、センシング、エネルギー、フォトニック機能を統合した、完全に織られたスマート・テキスタイル・ディスプレイを作製しました。これらの機能は繊維や糸に直接組み込まれており、繊維ベースの工業プロセスで製造されています。
ケンブリッジ大学を中心とする研究者らは、このアプローチにより、テレビにもなるカーテン、エネルギーハーベスティングカーペット、インタラクティブでセルフパワー型の衣類や布地など、SFのようなアプリケーションにつながる可能性があると述べています。
これは、完全に繊維ベースの製造方法を用いて、拡張性のある大面積の複合システムを繊維に組み込んだ初めての例です。この成果は、学術誌『Nature Communications』に掲載されました。
近年、スマートテキスタイルの開発が進んでいますが、その機能性や寸法、形状は現在の製造工程では限界があります。特殊な繊維を従来の織物や編み物の工程で繊維に組み込めば、日常的に使うものに組み込むことができ、その用途は大きく広がります。 しかし、これまでこの繊維の製造は、サイズが限定されていたり、繊維や織物の工程に適合した技術ではありませんでした。
そこで研究チームは、この技術を織物に適合させるため、繊維の各部分を、織物製造装置で使用できるよう、十分な伸縮に耐えられる材料でコーティングした。また、信頼性と耐久性を向上させるために、繊維を使った部品の一部を編み込みました。最後に、導電性接着剤とレーザー溶接技術を使って、複数の繊維部品を接続した。これらの技術を組み合わせることで、拡張性のある標準的な繊維製造プロセスで、大きな織物に複数の機能を組み込むことができた。
その結果、布はディスプレイとして動作し、さまざまな入力を監視し、後で使用するためにエネルギーを蓄積することができます。布は、高周波信号、タッチ、光、温度を検出することができます。また、巻き取ることも可能で、商業的な繊維製造技術を用いて作られているため、この方法で機能的な布の大きなロールを作ることができる。
研究者らは、今回の試作ディスプレイが、エネルギーを自ら生成・貯蔵できるスマートで省エネルギーな建物、モノのインターネット（IoT）、分散センサーネットワーク、布と一体化した柔軟で装着可能なインタラクティブディスプレイなどの分野における次世代のeテキスタイルアプリケーションへの道を開くとしている。
ルイジ・オッキピンティ博士、マニッシュ・チョワラ教授と共同で研究を主導したケンブリッジ大学工学部のキム・ジョンミン教授は、「私たちのアプローチは、マイクロ・ナノテクノロジー、先進のディスプレイ、センサー、エネルギー、そして繊維製造技術の融合によって構築されています」と述べています。「これは、持続可能で利便性の高い電子繊維や電子テキスタイルを、日常的に活用するための一歩となります。そして、それは始まりに過ぎません。"
"ファイバーベースのエレクトロニクス、フォトニクス、センシング、エネルギー機能を統合することで、全く新しいクラスのスマートデバイスとシステムを実現できます。"と、同じくケンブリッジ大学工学部のOcchipintiは語っています。"繊維製造の可能性を最大限に引き出すことで、スマートでエネルギー自律型のInternet of Thingsデバイスが、日常のオブジェクトや他の多くの分野のアプリケーションにシームレスに統合されるのをすぐに見ることができるでしょう。"
研究者たちは、欧州の共同研究者とともに、この技術を持続可能で日常的に使用できるものにするために取り組んでいます。また、持続可能な素材を繊維の構成要素として統合し、新しいクラスのエネルギー繊維システムを提供することにも取り組んでいます。この柔軟で機能的なスマートファブリックは、最終的にはバッテリー、スーパーキャパシタ、ソーラーパネル、その他のデバイスに応用される可能性があります。
本研究は、欧州委員会および英国研究革新庁（UKRI）の一部である工学・物理科学研究評議会（EPSRC）から一部資金提供を受けて実施されました。
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