과학자들은 스마트 직물을 만드는 더 저렴하고 지속 가능한 방법을 개발합니다.

영국 캠브리지 — 연구원들에 따르면 환경에 적응하는 지속 가능하고 저렴한 "스마트" 직물을 만드는 새로운 방법이 있다고 합니다. 캠브리지 대학의 과학자들이 이끄는 국제 팀은 전자, 광전자, 감지 및 에너지 섬유 구성 요소를 결합하여 외부 환경을 감지하고 반응할 수 있는 스마트 직물을 개발했습니다.

그들은 의류 생산을 위한 기존 직기 기술을 사용하여 이러한 재료를 개발하여 스마트 직물 제작 비용을 크게 절감했습니다. 연구 저자들은 자신들의 연구가 어떻게 스마트 섬유가 자동차, 전자, 패션, 건설 등 다양한 산업 분야에서 비용 효과적인 대안이 될 수 있는지를 보여준다고 믿습니다.

지금까지 스마트 섬유의 기능, 크기 및 형태는 상당한 투자가 필요한 고가의 제조 공정으로 인해 크게 제한되었습니다. 연구팀은 이전에 특수 수동 실험실 장비를 사용하여 대형 직조 디스플레이를 만들 수 있음을 입증했지만 다른 스마트 직물에는 비용이 많이 들고 상당한 폐기물을 발생시키는 마이크로전자 제조 시설이 필요합니다.

그러나 연구원들은 기존 직물을 제조하는 데 사용되는 동일한 산업용 직기에서 전자, 광전자, 감지 및 에너지 섬유 구성 요소를 직조하면 유연한 디스플레이와 스마트 직물을 보다 저렴하게 생산할 수 있음을 발견했습니다.

이 연구는 스마트 직물에 사용되는 섬유가 늘어나는 것을 견딜 수 있는 재료로 코팅되면 전통적인 제조 기술에도 사용될 수 있음을 보여줍니다.

"우리는 특수 마이크로 전자공학 시설에서 이러한 직물을 만들 수 있지만 수십억 파운드의 투자가 필요합니다. 또한 이러한 방식으로 스마트 직물을 제조하는 것은 매우 제한적입니다. 왜냐하면 모든 것이 집적 회로를 만드는 데 사용되는 것과 동일한 견고한 웨이퍼에서 만들어져야 하기 때문입니다. 따라서 우리가 얻을 수 있는 최대 크기는 직경이 약 30cm입니다."라고 캠브리지 공과대학의 제1저자 이상효 박사는 대학 발표에서 설명합니다.

연구원들은 에너지 저장 장치, 발광 다이오드, 트랜지스터를 포함한 여러 유형의 섬유 장치를 제작하고 이를 합성 또는 천연 섬유의 기존 섬유와 결합하여 자동 직조를 통해 스마트 직물을 만들었습니다. 이러한 섬유 장치는 "전기 전도성 접착제"를 사용하는 자동화된 레이저 용접 방법으로 상호 연결되었습니다. 모든 공정은 전자 부품의 손상을 최소화하도록 최적화되어 산업용 직조기의 늘어남을 견딜 수 있을 만큼 내구성이 뛰어난 스마트 직물을 만들었습니다.

공동 저자이자 공학부 소속인 Luigi Occhipinti 박사는 "일반 직물과 동일한 내구성을 스마트 직물에 통합하는 것은 실용성이 부족하기 때문에 어려운 일이었습니다."라고 덧붙였습니다.

연구팀은 섬유 제조업체와 협력하여 약 50cm x 50cm 크기의 스마트 섬유 테스트 패치를 제작했습니다. 그러나 그들은 이것이 더 큰 크기로 확장되고 더 많은 양으로 생산될 수 있다고 믿습니다.

"우리가 공정에 스마트 섬유를 도입하면 결과적으로 기본적으로 다른 직물이 제조되는 것과 똑같은 방식으로 제조되는 전자 시스템이 탄생합니다"라고 Lee 박사는 설명합니다.

연구원들은 방법의 추가 최적화가 필요하지만 산업용 직기에서 크고 유연한 디스플레이와 모니터를 만들어 생산 비용을 훨씬 저렴하게 만드는 방법을 입증했다고 결론지었습니다.

"우리의 접근 방식은 매우 독특합니다. 이러한 직물의 유연성은 기계적 유연성뿐만 아니라 접근 방식의 유연성 측면에서도 놀랍습니다. 탄소 배출 감소에 기여하는 지속 가능하고 친환경적인 전자 제조 플랫폼을 배포합니다. 건물, 자동차 인테리어, 의류에 스마트 섬유를 실제로 적용할 수 있게 됩니다."라고 Occhipinti 박사는 결론지었습니다.