Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Elektrochrome multifunktionelle Textilien für das Design neuartiger Produkte

Ziel des Projekts ist es, ein elektrochromes (EC) multifunktionelles Textildisplay zu entwickeln, das per °Knopfdruck“, bzw. Sensorsignal seine Farbe ändern kann. Mit derartigen textilen Displays lassen sich eine Botschaft, ein Warn- und Notsignal oder plötzlich auftretende gefährliche Veränderungen der Situation nach Bedarf schnell in Form einer warnenden Farbe visualisieren oder Informationen in Form von Texten, Warnzeichen, Piktogrammen, Logos per „Aufruf“ darstellen, um auf diese Botschaft notfalls sofort reagieren zu können oder zu einer Aktivität zu animieren. Die Betroffenen werden dabei lernen, sich über das EC-Display selbst zu überwachen. Die auf die individuell zugeschnittenen Bedürfnisse angepassten EC-Displays wirken im Vergleich z.B. zu akustischen Signalen angenehmer, vermindern damit unnötigen Stress bzw. Schrecksituationen und können alternativ oder ergänzend zu anderen Warnmöglichkeiten eingesetzt werden. Ein solches flexibles, textiles EC-Display wird als Schichtaufbau bestehend aus zwei Textilflächen, die eine leitfähige Beschichtung tragen oder selbst leitfähig sind und zwei wichtigen Schichtkomponenten, nämlich ein EC-Material und ein Elektrolyt realisiert. Das EC-Display ändert seine Farbe dank der reversiblen Reduktion/Oxidation eines auf die sichtbare Textilfläche applizierten EC-Materials durch elektrische Stimulation in Form einer geringen Spannung von bis zu ± 3V.

Das große Marktpotenzial dieser neuen Warnsysteme beruht zum einen auf einer immer größer werdenden gesundheitsbewussten Bevölkerungsgruppe und deren Bestreben, Gesundheits- und Aktivitätsstatus zu erfassen, um den eigenen Lebensstil optimieren zu können. Zum anderen bestehen Einsatzpotentiale in der Haustextilindustrie, der Werbewirtschaft, der Mode- und Raumgestaltungsbranche, im Fashion- und Eventbereich sowie im Segment der Automobilinnenausstattung. In all diesen Marktfeldern sind insbesondere KMU aktiv, die direkt von den Projektergebnissen profitieren werden.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Projekts war es, ein elektrochromes (EC), multifunktionelles Textildisplay zu entwickeln, das "per Knopfdruck“, d.h. per Sensorsignal seine Farbe ändern kann. Solche elektrochromen, multifunktionellen Textilien sollten für das Design neuartiger "smarter“ Produkte, vor allem in den Bereichen Medizin und Schutzbekleidung, anwendbar sein. Mit derartigen textilen Displays lassen sich eine Botschaft, ein Warn- und Notsignal oder plötzlich auftretende gefährliche Veränderungen der Situation nach Bedarf per "Aufruf“ darstellen.

Im Rahmen des bearbeiteten Vorhabens wurden kommerziell verfügbare leitfähige Textilien bezüglich ihrer Eignung als Substratmaterial für neue multifunktionelle EC-Displays beschafft und hinsichtlich ihrer elektrischen sowie mikroskopischen Eigenschaften intensiv untersucht.

Weiterhin wurden Polymere, die meist als Elektronendonatoren in organischer Elektronik zur Anwendung kommen, auf ihre elektrochemischen/optischen Eigenschaften und prinzipielle Tauglichkeit als elektrochrome Polymere untersucht und charakterisiert.

Die untersuchten EC-Polymere oxidieren je nach Polymer reversibel im Potentialbereich von +1,2 V bis -0,8 V und weisen eine anodische Elektrochromie auf.

Das angewendete Sprayverfahren ermöglichte eine homogene Beschichtung relativ großer Flächen (bis Format A4) mit variablen Schichtdicken durch Trocknungsmöglichkeiten schon während des Beschichtungsprozesses und Anpassung der verwendeten Lösungsmenge.

Es konnte eine Reihe von EC-Displays mit den ausgewählten Polyestertextilien beschichtet mit EC-Polymer und mit einem optimierten Elektrolyt hergestellt und charakterisiert werden. Das beste Display zeigte dabei den Farbabstand (dE*ab) im dreidimensionalen Farbsystem mit Helligkeit, Farbton, und Sättigung (L* a* b* Farbmaßsystem) von 22,51. Das ist als ein sicher wahrnehmbarer und deutlicher Farbunterschied zu bewerten.