Neue Textilien, die an der Aalto University entwickelt wurden, ändern ihre Form, wenn sie sich erhitzen, und bieten Designern eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Responsive Smart Fabrics bieten nicht nur eine anpassbare Ästhetik, sondern könnten auch dazu beitragen, die Gesundheit der Menschen zu überwachen, die Wärmedämmung zu verbessern und neue Werkzeuge für die Verwaltung der Raumakustik und der Innenarchitektur bereitzustellen.
Die neuen Stoffe verweben alte Technologie und einen neuen Ansatz. Flüssigkristalline Elastomere (LCEs) wurden in den 1980er Jahren entwickelt. LCEs sind ein intelligentes Material, das auf Wärme, Licht oder andere Reize reagieren kann, und sie wurden als dünne Filme in der weichen Robotik verwendet. Obwohl LCEs zu Fasern verarbeitet wurden, wurden sie bisher nicht zu Textilien verarbeitet.
In Zusammenarbeit mit Forschern der University of Cambridge hat ein Team der Forschungsgruppe Multifunctional Materials Design bei Aalto unter der Leitung von Prof. Jaana Vapaavuori nun LCE-Garne verwendet, um Gewebe mit herkömmlichen Textilhandwerkstechniken herzustellen, und getestet, wie sie sich verhalten.
Das Team webte LCE-Garn in verschiedenen Mustern, um glatte Stoffe, Satin, Köper und einen gerippten Schussstoff herzustellen. Sie stellten zwei Versionen jedes Musters her, wobei sie entweder ein weiches oder ein steifes LCE-Garn verwendeten, und testeten dann, wie die verschiedenen Stoffe auf die Wärme einer Infrarotlampe reagierten.
Alle LCE-Stoffe zogen sich beim Aufwärmen zusammen, obwohl die genaue Reaktion von Muster zu Muster unterschiedlich war. Die Veränderungen waren reversibel – die Muster entspannten sich wieder in ihre ursprüngliche Form, wenn ihre Temperatur sank.
„Anfangs war uns nicht klar, welche Auswirkungen der Einsatz industrieller Textiltechniken auf diese Art neuer Materialien hat. Die Elastizität der beiden LCE-Garnarten ist vergleichbar mit Spandex oder sogar noch weicher. Daher war es wichtig zu verstehen, ob die Textilindustrie diese Garne verwenden könnte und wie sich die Kombination mit herkömmlichen Garnen auf ihre Bewegung auswirken würde“, sagt Pedro Silva, Postdoktorand bei Aalto, der die Studie leitete.
Als nächstes kombinierte das Team LCE-Garne mit Leinen und Nylon in einem radialen Muster, um einen Kreis zu weben, der sich beim Erhitzen zu einem Kegel erhebt. Das Erhitzen des Musters führte dazu, dass sich das LCE-Garn zusammenzog und das Tuch zu einem Kegel hochzog. Beim Abkühlen entspannte sich der Kegel wieder zu einem flachen Kreis.
Dieser Proof-of-Concept bringt intelligente, reaktive Textilien der Realität einen Schritt näher. „Vom ersten Tag an haben wir uns in diesem Projekt der Herausforderung gestellt, an zwei Instituten mit Experten unterschiedlicher Disziplinen zusammenzuarbeiten. Die Forschung war erfolgreich und profitierte enorm von dieser Multidisziplinarität, und jetzt sind die Ergebnisse öffentlich zugänglich. Wir hoffen, dass unsere Arbeit neue Denkweisen in Bezug auf die Materialien von morgen anregen wird“, sagt Maija Vaara, eine Aalto-Doktorandin, die die Gewebe und Spitzen hergestellt hat.