스마트 직물: 패션과 에너지의 미래

외부 전원이 필요 없이 자체적으로 온도를 모니터링하고, 활동을 추적하고, 편안함을 유지해주는 장치입니다.

외부 전원 없이 스스로 온도를 모니터링하고, 활동을 추적하고, 편안함을 유지해주는 의류를 상상해 보세요.

기술과 의류의 교차점에서 일어나는 모든 연구 개발 덕분에 이 모든 것이 빠르게 현실이 되고 있습니다.

기술의 발전은 휴대폰과 가전제품을 더욱 스마트하게 만들어 우리의 삶을 변화시키고 있습니다. 이제 우리의 옷도 스마트해지고 있으며, 흥미롭고 지속 가능한 미래를 위한 길을 열어주는 가능성을 열어가고 있습니다.

전 세계 스마트 섬유 시장은 이미 41억 달러 규모로 평가되며 2032년까지 245억 달러로 증가할 것으로 예상됩니다. Markets and Markets에 따르면 흥미롭게도 에너지 하베스팅이 현재 이 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있습니다.

에너지 수확은 주변 에너지를 전기 에너지로 변환하여 자율 전자 장치에 전력을 공급하는 것입니다. 이 에너지는 기계 및 열을 포함한 다양한 소스에서 수확할 수 있습니다. 에너지 수확 직물을 만들기 위해 활성 물질은 일반적으로 직물 표면에 추가되거나 직물에 짜여지거나 자수됩니다.

이러한 스마트 직물은 한정된 양의 에너지만 포함하기 때문에 재충전이나 주기적인 교체가 필요한 배터리의 대안으로 활용될 가능성이 있습니다. 웨어러블 직물 응용 분야에서 배터리는 단단하고 부피가 큰 품목이므로 세탁 전에 제거해야 하므로 개선이 필요합니다.

아직 비교적 초기 단계에 있지만 이 부문은 기술 발전, 디자인, 소비자 수요, 소형화, 정부 정책 등의 요인이 결합되어 빠르게 성장하고 있습니다.

이제 업계의 흥미로운 혁신과 우리가 입는 옷의 문자 그대로의 힘을 살펴보겠습니다!

체열을 전기로 바꾸는 스마트 원단

가장 최근의 흥미로운 개발 중 하나는 워털루 대학교 연구원들이 강남 대학교 섬유 과학 및 공학 분야의 선두 기관과 협력하여 신체와 햇빛의 열 에너지를 전력으로 변환하는 스마트 직물을 만든 것입니다. .

이 스마트 패브릭은 전력을 생성하고, 건강 지표를 관찰하고, 신체 활동을 추적하는 기능을 갖추고 있습니다. 이 센서를 통해 직물은 온도 변화를 감지하고 압력, 스트레스 및 화학 성분을 모니터링할 수 있습니다.

이 직물의 유망한 응용 분야는 온도와 호흡 속도를 추적할 수 있을 뿐만 아니라 화학 물질을 감지하여 폐암 및 바이러스와 같은 상태를 식별하는 데 도움이 되는 스마트 안면 마스크입니다. 워털루 인쇄용 전자 재료 연구소 소장이자 화학공학과 교수인 Yuning Li에 따르면:

"우리는 다기능 감지 기능과 자체 전원 공급 가능성을 갖춘 패브릭 소재를 개발하여 스마트 패브릭의 실제 적용에 더 가까워졌습니다."

팀이 디자인한 직물은 유연하고 MXene 기반의 열전 소재이며 변형 자극과 온도를 정확하게 결정할 수 있습니다. 이를 달성하기 위해 팀은 나일론 직물 표면에 접착성 폴리도파민(PDA) 층을 개발하여 수소 결합을 통해 MXene 부착을 촉진했습니다.

MXene은 층상 구조, 유연성, 큰 표면적, 전기 및 금속 전도성, 생체 적합성, 친수성, 크기 조정 가능성, 풍부한 표면 화학과 같은 특성의 보기 드문 조합으로 많은 주목을 받아 왔습니다. 연구에서는 다음과 같이 언급했습니다.

"결과적으로 생성된 MXene 기반 열전 직물은 뛰어난 온도 감지 기능과 주기 안정성을 나타내는 동시에 뛰어난 감도, 빠른 응답성(60ms) 및 스트레인 감지(3200사이클)의 뛰어난 내구성을 제공합니다."

이 새로운 원단은 시중의 다른 원단보다 비용 효율적이고 내구성이 뛰어나며 안정적일 뿐만 아니라 자주 재충전이 필요한 현재의 웨어러블 기기와 달리 외부 전원 없이 작동할 수 있습니다. 이러한 방식으로 연구는 스마트 직물의 발전을 위해 전도성 폴리머와 MXene을 현대 직물 기술과 통합할 수 있는 엄청난 잠재력을 보여줍니다.

건강 모니터링과 식품 및 의약품 보존을 위한 고급 신호 처리를 제공하기 위해 빠르게 진화하고 있는 AI를 포함한 기술 분야의 다양한 발전에 주목하면서 Li는 이러한 모든 발전은 종종 전통적인 센서가 수행하는 '종합적인 데이터 수집'에 의존한다고 주장했습니다. 번거롭고, 비용이 많이 들고, 다루기 힘들기 때문에 달성할 수 없습니다.' 이로 인해 스마트 직물에 내장된 인쇄 센서가 지속적인 데이터 수집 및 모니터링에 이상적이라고 Li는 덧붙였습니다.

Bien que ce tissu innovant marque un progrès significatif dans la réalisation de ces applications, les chercheurs vont désormais se concentrer sur l'amélioration continue des capacités du tissu et sur son intégration dans des systèmes électroniques. Une application pour smartphone pourrait également faire partie de ce futur développement pour suivre et transmettre les données du tissu aux professionnels de la santé pour une surveillance de la santé en temps réel et non invasive.

Tissus pionniers du futur

Les progrès dans le domaine des vêtements intelligents se produisent rapidement depuis un certain temps déjà. En 2016, des chercheurs du Georgia Institute of Technology d’Atlanta ont créé un tissu électrique à micro-câbles capable de récupérer l’énergie de la lumière du soleil et du mouvement.

Pour cela, les scientifiques ont tissé du fil avec de fines cellules solaires à base de fibres et des nanogénérateurs triboélectriques. Le tissu intelligent résultant avait une couche unique de 320 μm d’épaisseur et pouvait être intégré dans des tentes, des rideaux et divers vêtements. Le textile, selon l'étude, pourrait directement

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