섬유에 직조된 저렴한 스마트 원단

이미지 출처: 이상효

By E&T 편집진

게시일: 2023년 4월 21일 금요일

케임브리지 대학의 한 팀은 LED, 센서, 에너지 수확 및 저장 기능을 의류에 통합할 수 있는 직물을 개발했습니다.

연구진은 현재 섬유 제조에 사용되는 기술을 변경하지 않고도 저렴하게 차세대 스마트 섬유를 생산하는 방법을 시연했습니다.

팀은 기존 직물을 만드는 데 사용되는 것과 동일한 산업용 직기에서 전자, 광전자, 감지 및 에너지 섬유 구성 요소를 직조하여 이를 달성했습니다. 그 결과는 저렴하고 지속 가능하게 만들어진 스마트 패브릭 패치였습니다.

케임브리지 연구원들은 특수 수동 실험실 장비를 사용하여 이러한 직조 디스플레이를 만드는 능력을 이미 입증했으며 다른 연구원들은 마이크로전자 제조 시설에서 스마트 직물을 제조했습니다.

연구 책임자인 이상효 박사는 “특수 마이크로 전자공학 시설에서 이러한 직물을 만들 수 있지만 이를 위해서는 수십억 파운드의 투자가 필요합니다.”라고 말했습니다. "또한 이러한 방식으로 스마트 직물을 제조하는 것은 매우 제한적입니다. 모든 것이 집적 회로를 만드는 데 사용되는 것과 동일한 견고한 웨이퍼에서 만들어져야 하기 때문에 우리가 얻을 수 있는 최대 크기는 직경이 약 30cm입니다."

대신, 팀의 최근 연구는 스마트 섬유가 자동차, 전자, 패션 및 건설을 포함한 분야에서 대형 전자 제품의 대안이 될 수 있는 보다 저렴한 제조 방법을 개발하는 데 중점을 두었습니다.

연구진의 논문은 크기나 모양에 제한 없이 자동화된 공정을 사용하여 스마트 직물을 만들 수 있음을 보여주었습니다. 이 기술 덕분에 연구팀은 기존 섬유에 에너지 저장 장치, 발광 다이오드, 트랜지스터를 혼합하여 자동 직조를 통해 스마트 섬유를 만들었습니다.

섬유 장치는 전기 전도성 접착제를 사용하여 자동화된 레이저 용접 방법으로 상호 연결되었습니다. 또한 이 공정은 전자 부품의 손상을 최소화하도록 최적화되었으며, 이를 통해 산업용 직조기의 늘어남을 견딜 수 있을 만큼 스마트 직물의 내구성이 향상되었습니다.

연구를 공동 주도한 Luigi Occhipinti 박사는 "이러한 직물의 유연성은 정말 놀랍습니다."라고 말했습니다. “기계적 유연성뿐만 아니라 접근 방식의 유연성 측면에서 탄소 배출 감소에 기여하고 건물, 자동차 인테리어 및 의류에 스마트 섬유를 실제로 적용할 수 있는 지속 가능하고 친환경적인 전자 제조 플랫폼을 배포합니다. . 그런 점에서 우리의 접근 방식은 매우 독특합니다.”

섬유 제조업체와 협력하는 연구팀은 약 50x50cm 크기의 스마트 섬유 테스트 패치를 생산할 수 있었지만 더 큰 크기로 확장하고 대량으로 생산할 수 있었습니다.

“이 회사들은 처리량이 높은 섬유 압출기와 1제곱미터의 직물을 자동으로 직조할 수 있는 대형 직조기를 갖춘 잘 확립된 제조 라인을 보유하고 있습니다.”라고 Lee는 말했습니다. "그래서 우리가 공정에 스마트 섬유를 도입하면 결과적으로 기본적으로 다른 직물이 제조되는 것과 똑같은 방식으로 제조되는 전자 시스템이 탄생하게 됩니다."

연구원들은 크고 유연한 디스플레이와 모니터를 특수 전자 제조 시설이 아닌 산업용 직기에서 제작하는 것이 가능해 생산 비용이 훨씬 저렴해질 수 있다고 말합니다.

팀의 연구 결과는 Science Advances 저널에 게재되었습니다.

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