När jag läste till min mastersexamen i fysik gick jag bland annat en kurs i funktionella material, och som en del av den läste jag in mig på så kallade smarta textilier. Smarta textilier är ett rätt brett begrepp, men kopplas oftast ihop med tyger som har invävda elektriska komponenter och kan mäta saker - en tröja som mäter EKG, gardiner som mäter temperatur och luftkvalitet, och så vidare.
Eftersom så många vardagsföremål är eller innehåller textilier är det lätt att hitta på spännande användningsområden för smarta textilier. Det verkar vara desto svårare att faktiskt få folk att använda dem - åtminstone har jag inte träffat på några produkter med smarta textilier än och första gången jag kom i kontakt med ämnet var för nästan 10 år sen. Man kan misstänka att det har att göra med att själva den "smarta" delen, den invävda elektroniken, har egenskaper som inte riktigt går ihop med det vi normalt sätt väntar oss av tyg. Elektriskt ledande tråd är i regel av metall, vilket kan bli obekvämt i ett klädesplagg, eller gjord av en elastisk polymer (alltså, en typ av plastmaterial) med kimrök i. Kimrök är svart (kallas också carbon black, för övrigt) så då blir ju färgerna lite begränsade. Dessutom kan elektroniken ha svårt att tåla inte bara vattentvätt utan också regn och till och med svett, på grund av risken att vätan skapar elektrisk kontakt mellan olika komponenter och därmed kortsluter dem.
Emellertid fick jag i veckan nys om en nyutvecklad smart textilie som inte har något problem med fukt, tvärtom. Det handlar om ett piezoelektriskt tyg som kan användas för att utvinna rörelseenergi, utvecklat av bland andra Chalmers Tekniska Högskola och Textilhögskolan i Borås (artikeln finns här). I piezoelektriska material skapar mekanisk belastning (att man drar i/trycker på dem, till exempel) ett elektriskt fält. De flesta piezoelektriska material uppvisar också den omvända effekten och börjar röra på sig om de utsätts för elektriska fält.
Det piezoelektriska tyget innehåller PVDF, ett plastmaterial som kan vara piezoelektriskt om man producerar det på rätt sätt. Tanken är att mekanisk belastning på tyget ska leda till att elektriska fält bildas i PVDF-trådarna (tack vare de piezoelektriska egenskaperna), och att man sen ska kunna använda den elektriska energin för att t.ex. ladda ett batteri. Den mekaniska belastningen kan komma från rörelser hos den som använder tyget, t.ex. om det finns insytt i remmen till en väska och personen som bär väskan går i trappor.
För att kunna dra nytta av det elektriska fältet måste det dock kunna generera en elektrisk ström, vilket betyder att man behöver konstruera en sluten elektrisk krets. Man behöver då två elektriskt ledande trådar i nära kontakt med den piezoelektriska tråden. I det här fallet har man löst det genom att spinna en elektriskt ledande tråd och det piezoelektriska materialet tillsammans på ett sådant sätt att det piezoelektriska materialet bildar ett hölje runt den elektriskt ledande syntettråden. Sen har man använt den tråden som varp (trådarna som sitter i vävstolen från början) och en annan elektriskt ledande tråd som inslag i tyget (tråden som man väver med, den som sitter i skytteln om man väver för hand). För att sluta kretsen använder man sen de ledande trådarna från både varpen och inslaget.
Anledningen till att den här varianten av smarta textilier inte är så vattenkänslig är just att den ena ledande komponenten är inkapslad i ett icke-ledande material (PVDF). Det innebär att även om tyget blir blött så blir det ingen direkt elektriskt kontakt mellan elektroderna, och därför ingen kortslutning. Det gäller förståss bara så länge PVDF-höljet är intakt, så man kan misstänka att slitage kommer att få tyget att fungera sämre och sämre. Trots det är det som alltid lätt att hitta på tillämpningar - en väska som laddar mobilen åt en kanske?
