E-текстиль (электронный текстиль) или предметы одежды с электроподогревом

E-текстиль (электронный текстиль) или предметы одежды с электроподогревом

Уникальные текстильные нагревательные системы обладают явным преимуществом, благодаря способности изгибаться. Следовательно, так называемый электронный текстиль (E-текстиль) способен обеспечить равномерный нагрев области (площади) неправильной геометрии. Интерес такого рода вместе с интересом к технологиям Интернета вещей (IoT) привёл к появлению новых областей исследований электроники для применения на работе, дома, в повседневной жизни. Носимая электроника — новая растущая область на мировом рынке, в основном разрабатывается с учётом использования для работы. В этом отличие таких систем от ставших уже привычными мобильных устройств. Как бы ни было, носимые на теле новые электронные устройства обещают стать хитом мирового рынка в ближайшем десятилетии.

Интеграция носимых технологий в предметы одежды

Интеграция носимых технологий заложит и улучшит концепцию дизайна сектора одежды в ближайшем будущем. Однако только лишь функционирования на мировом рынке недостаточно, чтобы успешно продавался электронный текстиль — своего рода «носимый электронный» продукт. Без поддержки каких-либо традиционных характеристик:

  • износостойкости,
  • пригодности к стирке,
  • цветовой гаммы,
  • формы и стиля,

продукт не будет иметь смысла для реализации потребителям на коммерческом рынке.

Некоторые носимых электронных устройств требуют постоянного присутствия и доступности пользовательского интерфейса. Этот фактор также делает такого рода продукт навязчивым по сравнению с другими носимыми устройствами.

E-ОДЕЖДА

E-текстиль: электронный модуль в составе текстиля
Внедрение электронных модулей непосредственно в структуру ткани позволяет не только делать одежду с функцией обогрева. Эта же технология открывает возможности производства светящихся предметов одежды, что является очень привлекательным фактором для сферы моды

В идеале интеллектуальный электронный текстиль (одежда) представляет продукт, наделённый функционалом в отличие от традиционной одежды. Этот функционал включает:

  • мониторинг состояния здоровья,
  • контроль случаев падения носителя,
  • идентификацию разных статусов.

Электронный текстиль, на основе которого сделана одежда, собирает данные и передаёт либо с помощью беспроводных, либо проводных решений во внешнее вычислительное устройство. Там переданная информация обрабатывается с последующей интерпретацией. Таким образом, получается ответ или обратная связь с владельцем / внешним центром.

Электронный текстиль – технологический поход к нагреву одежды

Принцип электрического сопротивления нагрева для электронного текстиля остаётся неизменным. Прохождение электротока через любой проводящий материал сопровождается выделением тепла. Для системы нагрева с электрическим сопротивлением является характерным момент, когда электрический ток, проходящий через резистор, генерирует количество тепла в зависимости от мощности тока. Тем не менее, поток ограничен сопротивлением и приложенным напряжением в цепи, о чём свидетельствует закона Ома.

E-КУРТКА

E-текстиль: резистивные элементы электронной ткани
Резистивные элементы, встроенные в структуре ткани, каждый обладает определённым сопротивлением. Этот момент позволяет равномерно распределять тепловой эффект в нужной области

Резисторы с определенным значением допустимо внедрить в текстиль разных форм и размеров. Площадь текстиля, по которой расположены резисторы, не влияет на значение сопротивления. Независимо от площади и поверхности текстиля, электронные проводящие элементы могут располагаться параллельно и последовательно, образуя электрические сети внутри / над структурой текстиля.

Значения сопротивления при этом могут меняться, обладая зависимостью к типу проводящего элемента. В частности, изменения допускаются от нескольких Ом до нескольких десятков Ом. Фактически, линейное сопротивление проводящих нитей / дорожек электронного текстиля определяет значения сопротивления электрических сетей, построенных в структуре ткани.

Способ формирования и вставки проводящих дорожек электронного текстиля имеет решающее значение для обогревательной системы, поскольку не исключено повреждение проводящих дорожек в процессе производства. Следовательно, снизится уровень проводимости.

Кроме того, проводящие дорожки, используемые для носимых систем, требуется выполнять достаточно тонкими, чтобы достичь нужного эффекта изгиба. Вместе с тем, гибкость должна сочетаться с достаточно высоким уровнем прочности, что обеспечит эффективный нагрев.

Уникальные особенности одежды на электронном текстиле

Каждый квадратный сантиметр электронного текстиля рассеивает тепло, исходя из мощности в несколько ватт, в зависимости от уровня проводимости резистора. Чтобы получить более высокое рассеивание мощности, резистивный фактор необходимо увеличивать в области текстиля. Однако в случае большого рассеивания мощности, как правило, требуется высокий уровень электропитания.

USB-КУРТКА

E-текстиль: как делают музыкальный жакет
Так называемый «музыкальный жакет» — своеобразный стиль разработок с применением тканей, также включающий элементы e-текстиля: 1 – место хранения аккумулятора; 2 – миди синтезатор; 3 – вышитая на e-текстиль клавиатура; 4 – тканевый ленточный кабель; 5 – динамик (громкоговоритель)

Для эффективного отвода тепла требуется расширение электрической сети на тонкой поверхности электронного текстиля. Действительно, уровень эффективности рассеивания тепла, обусловленный конфигурацией электрической сети на текстиле, является одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективность системы обогрева. Для обеспечения гибкого нагрева внутри текстильной структуры логично выбрать типичные тканевые конструкции:

  • однотонные проходы,
  • узорные плетения из твила или одинарного трикотажа,
  • блокировки и т.д.

E-текстиль и фактор влияния волокон на свойства ткани  

При условии типичной массы электронного текстиля — 250 г /м2 состав волокон влияет на моющую способность одежды и характеристики нагрева системы. Например, тепловые характеристики шерстяного электронного текстиля по сравнению с хлопковым электронным текстилем отмечаются на более высоком уровне.

По этой причине в конструкции системы электрического обогрева на текстильной основе, если хлопчатобумажная ткань используется в качестве базовой ткани для конфигурации электрической сети, тепловая производительность системы будет меньше, чем у шерстяных тканей. Следовательно, выбор подходящего состава волокна играет важную роль в плане эффективности нагрева системы.

ЧЕХОЛ В АВТО

E-текстиль: пример обогревающей куртки
Сейчас выпускаются вот такие куртки с подогревом: 1 – карман, где находится контроллер управления нагревом; 2 – область, где вшита нагревательная часть – «грелка». Надпись на материале гласит – «не рассматривай меня»; 3 — вкладыш на молнии, где установлен кабель, соединяющий корпус контроллера с «грелкой»

Для портативных применений с питанием от батареи, указание требуемой мощности, а не номинального напряжения АКБ, даёт большую гибкость при проектировании системы обогрева. В частности, для определения значения мощности при указанном значении сопротивления проводника, предоставляется большая свобода для использования тепловых панелей на основе электронного текстиля. Тогда проще рассчитать требуемый уровень расстояния для введения проводящих нитей / дорожек, следовательно, размера текстиля.

Исследования в области систем обогрева на основе электронного текстиля в последнее время сосредоточены на разработке продукта, способного контролировать и регулировать температуру тела человека в соответствии с изменением климата. Особенно это важно для условий активного отдыха, например, катания на лыжах и сноуборде. Одежда с подогревом имеет явную привлекательность для любителей активного отдыха, но существующие батареи питания ограничивают масштабы применения электронного текстиля.

Системы обогрева одежды на основе электронного текстиля

Предметы домашнего обихода:

  • подстилки,
  • ковры,
  • постельное бельё,
  • полотенца,

вполне можно нагревать на основе подхода электронного текстиля, отказавшись от нагревательных кабелей. Для стандартных городских жилых помещений отопительные системы на основе электронного текстиля, могут успешно заменить громоздкие радиаторы и короба систем кондиционирования. Вместо этого достаточно лёгких жалюзи на окнах и элегантных ковровых покрытий на полу.

НА АВТОКРЕСЛО

E-текстиль: коврик на базе электронного полотна
Вот такого исполнения коврик – достаточно эффективный инструмент для обогрева ступней ног. Между тем, существуют разработки тканевых (плёночных) покрытий, позволяющие организовать полноценную функцию «тёплого» пола

Но помимо бытовых применений подобного рода, ещё более интересным видится применение электронного текстиля для одежды – курток, перчаток и других предметов. Пока что этот рынок только развивается, предлагает ограниченно продукты:

  • мотоциклистам и аквалангистам,
  • охотникам,
  • сборщикам пилонов,
  • работникам холодильников.

Но будущее электронного текстиля в одежде неизбежно приближается. Целью систем обогрева на основе электронного текстиля является обеспечение пользователя необходимым теплом в более прохладной среде. Постоянная температура человеческого тела для поддержания функций организма составляет 37°С. На поддержание этого температурного режима и рассчитана одежда из электронного текстиля.

Две категории обогревающих текстильных систем

Системы обогрева на текстильной основе условно разделяют на две категории:

  1. Обогреватели на основе полимеров.
  2. Обогреватели на базе металлов.

Текстильные нагреватели на основе металлов включают металлические элементы в качестве нагревателей, в то время как электронный текстиль на основе полимеров включает полимерные нагреватели.

В качестве нагревателя электронного текстиля на металлической основе используются провода, а также металлические листы. Примером может служить уже реализованная в дело разработка фирмы «Dorman» — подогрев автомобильных кресел.


При помощи информации: IntecHopen