L’abbigliamento con componenti elettroniche integrate farà sempre più parte della nostra vita quotidiana. Sensori, led, batterie stanno diventando sempre più diffusi in ambito sportivo, medicale ed anche come parti della moda. Complice le nuove tecnologie di stampa, i cosiddetti e-textiles, tessuti elettronici e intelligenti saranno oltre che più versatili anche più sostenibili, quindi biodegradabili.
Dall’università inglese di Southampton, coadiuvata da ricercatori di Bristol, Cambridge e altre, arriva una nuova pubblicazione, responsabile anche di un acronimo interessante: SWEET, che sta per Smart, Wearable, and Eco-friendly Electronic Textiles, insomma per semplificare proprio quegli e-textiles di cui abbiamo parlato fin qui.
Quali sono i tessuti intelligenti?
Non possiamo che partire da questa domanda. Gli e-textiles uniscono il mondo dei tessuti tradizionali con la tecnologia avanzata, in cui microchip, led, sensori o fili conduttivi si integrano direttamente nelle fibre, trasformando un normale tessuto in un sistema intelligente. Un esempio? I fili conduttivi funzionano proprio come i cavi elettrici che utilizziamo per caricare i dispositivi, ma con un’importante differenza: sono estremamente flessibili e possono essere cuciti o intrecciati nei tessuti, mantenendo comfort e praticità.
Dal punto di vista tecnico possiamo suddividerli in due categorie: tessuti elettronici passivi progettati per condurre elettricità, spesso impiegati per creare sensori o sistemi di riscaldamento e attivi, quando integrano componenti complessi come microcontroller, LED e sensori avanzati. Questi ultimi, per esempio, permettono al tessuto non solo di raccogliere dati dall’ambiente, ma anche di elaborarli e reagire in modo dinamico, come regolare la temperatura o visualizzare informazioni in tempo reale.
Come possiamo usare gli e-textiles
Le applicazioni, probabilmente, sono appena iniziate. Questa tecnologia consente di creare capi e accessori con funzionalità innovative: abiti che cambiano colore o design in base alle condizioni ambientali, zaini che si illuminano per garantire maggiore visibilità di notte o fasce sportive che misurano parametri vitali durante l’attività fisica. Ma non è tutto: gli e-textiles si stanno rapidamente affermando in settori come la moda, la sanità, l’industria e persino l’ambito militare.
Le innovazioni della ricerca inglese
La realizzazione di e-textiles dunque, richiede soluzioni ingegnose per superare ostacoli tecnici, come la creazione di circuiti flessibili, resistenti e lavabili, senza compromettere estetica o comodità. Tra le tecniche più utilizzate ci sono l’impiego di fili conduttivi tessuti nel materiale o l’uso di inchiostri conduttivi per stampare circuiti direttamente sul tessuto.
Ma a complicare il processo, c’è poi la questione necessaria della sostenibilità. Ed è qui l’innovazione:”Integrare componenti elettrici nei tessuti convenzionali complica il riciclo dei materiali, poiché spesso contengono metalli, come l’argento, che non si biodegradano facilmente. Il nostro approccio eco-compatibile, che prevede la selezione di materiali sostenibili e processi di produzione adeguati, risolve questo problema, consentendo al tessuto di decomporsi una volta smaltito“, ha spiegato Nazmul Karim, della Winchester School of Art dell’Università di Southampton, che ha guidato lo studio.
Gli e-textiles creati dai ricercatori
La soluzione sviluppata dal team anglosassone si basa su un design a tre strati: uno strato sensibile, uno strato intermedio che interagisce con i sensori e un tessuto base. Per quest’ultimo è stato utilizzato il Tencel, un tipo di materiale derivato da legno rinnovabile e completamente biodegradabile. Gli elementi elettronici attivi, invece, sono realizzati in un mix di grafene e PEDOT:PSS, un polimero conduttivo, applicati sul tessuto con precisione grazie alla stampa a getto d’inchiostro. Per comprendere pienamente la funzionalità del materiale, sono stati effettuati (con successo) test su cinque volontari, utilizzando piccoli campioni di tessuto applicati a dei guanti indossati dai partecipanti per monitorare parametri come battito cardiaco e temperatura.
“Raggiungere un monitoraggio affidabile e conforme agli standard industriali con materiali eco-compatibili è un traguardo significativo. Dimostra che la sostenibilità non deve necessariamente sacrificare la funzionalità, specialmente in applicazioni critiche come l’assistenza sanitaria“, ha sottolineato Shaila Afroj, Professore Associato di Materiali Sostenibili presso l’Università di Exeter.
La prova sostenibilità? Fino a 40 volte meno impattante
Per valutare la biodegradabilità del tessuto, i ricercatori hanno letteralmente sepolto i campioni nel terreno, osservandone il comportamento per quattro mesi successivi. Risultato? Il tessuto ha perso il 48% del proprio peso e il 98% della propria resistenza, dimostrando una decomposizione relativamente rapida. Inoltre, un’analisi del ciclo di vita ha rivelato che gli elettrodi a base di grafene integrati nel tessuto hanno sì un impatto ambientale, ma fino a 40 volte inferiore rispetto agli elettrodi tradizionali.
E non è ancora tutto, perché il processo di stampa a getto d’inchiostro utilizzato per applicare i materiali conduttivi rappresenta un’opzione più sostenibile rispetto alle tecniche tradizionali, riducendo al minimo gli sprechi di materiale e utilizzando meno acqua ed energia rispetto alla serigrafia convenzionale.
“La nostra analisi del ciclo di vita dimostra che i tessuti elettronici a base di grafene hanno una frazione dell’impronta ambientale rispetto all’elettronica tradizionale – considera Marzia Dulal, ricercatrice presso l’UWE Bristol e prima autrice dello studio – Questo li rende una scelta più responsabile per le industrie che vogliono ridurre il loro impatto ecologico.”
I ricercatori sperano ora di poter progettare capi indossabili realizzati con il materiale SWEET per un possibile utilizzo nel settore sanitario, in particolare per la rilevazione precoce e la prevenzione di malattie cardiache che colpiscono circa 640 milioni di persone in tutto il mondo, secondo i dati della British Heart Foundation.