Universiteiten ontwikkelen steeds slimmere materialen. Onderzoeksgroepen aan het HBO maken daar producten van voor het bedrijfsleven. Dat levert onder meer slimme shirts, tapijten en gordijnen op.
Het is de gedroomde toepassing van menig voetbaltrainer. Sportshirtjes die continu de lichaamsfuncties van spelers in kaart brengen, zonder dat je daarvoor eerst sensoren moet ombinden. Sensoren die in de meeste gevallen ook nog eens slechts één bepaalde eigenschap meten. Zo’n ‘slim shirt’ kan verschillende lichaamsfuncties tegelijk meten, doordat de sensoren direct in het textiel zijn verwerkt. De drager merkt daar niets van.
Een slim shirt is een toepassing van de slimme materialen waar wetenschappers al een tijd aan sleutelen. Slimme materialen zijn op een ‘intelligente’ manier aangepast aan een taak. Zo zitten in het shirt draden van textiel die door een coating van zilver of koolstofnanobuisjes ook geleidend zijn. Daardoor heeft het materiaal een dubbele functie: je kunt er textiel van maken, maar je kunt het ook gebruiken als vervanger van stroomkabels, of als sensor die hele lichte spanningen kan meten.
‘Een AI-systeem moet kunnen zeggen: dat is geen goed idee’
Het is belangrijk dat we AI-systemen kunnen vertrouwen. AI-onderzoeker Pınar Yolum stelt dat betrouwbare AI-systemen bezwaar moeten kunnen maken tege ...
‘In het slimme shirt wilden wij niet alleen één groot sensorsysteem maken dat met zijn omgeving kon communiceren, maar ook de uitvoering goed krijgen qua draaggemak’, zegt Ger Brinks, expert op het gebied van slim textiel. ‘De sensoren moeten lekker zitten. Je wilt geen stukken hard plastic in zo’n shirt hangen.’
Brinks is lector van een onderzoeksgroep aan de Saxion University of Aplied Sciences in Twente. Die groep doet onderzoek naar de toepassing van slimme materialen die de Universiteit Twente eerder al heeft ontwikkeld. ‘Wij hebben een brugfunctie tussen universitair onderzoek en het bedrijfsleven’, zegt Brinks. Hij en zijn team hebben vrijwel allemaal gewerkt in het bedrijfsleven, en hebben bovendien een universitaire opleiding genoten, zodat ze beide werelden goed begrijpen. ‘We doen alle projecten samen met de industrie. Onze taak is om de vertaalslag te maken.’
Dat begint vaak met een verzoek door een commerciële partij. Zo werkte de Saxion groep afgelopen jaar onder meer samen met Edel Tapijt, een producent van synthetische en wollen vloerbedekking. Edel Tapijt ontwikkelde samen met een partner een slim tapijt, dat een onderlaag van elektrodes heeft die naadloos in het tapijt opgaan. De Saxion groep onderzoekt hoe ze dat industrieel kunnen produceren en hoe het slimme tapijt in zijn omgeving zal functioneren.
Het tapijt kan zo registreren of mensen er overheen lopen, maar ook of iemand er bijvoorbeeld op valt. ‘Dat kan een zeer nuttige toepassing zijn in verzorgingstehuizen’, zegt Brinks. Een verzorger hoeft dan niet fysiek een kamer te controleren, maar krijgt een seintje als ergens iets gebeurt.
Lichtpatroon
Naast het slim maken van de binnenkant van materialen, wil de onderzoeksgroep ook het uiterlijk van de materialen inzetten om nieuwe mogelijkheden te verkennen. ‘Wij willen de coatings en afwerkingen van het materiaal ook slim maken’, zegt Brinks. Zo zijn er bijvoorbeeld verschillende slimme kleurstoffen die reageren op de omgeving. ‘Daarmee zouden we optische effecten aan ons textiel kunnen toevoegen.’
De Saxion groep kijkt naar nieuwe manieren om al die materialen te produceren. ‘We onderzoeken de combinatie met 3D-printen. Als je een geleidend vezeldraad kunt printen, dan kun je zo’n vezel ook verweven met een stof in een industrieel proces’, zegt Brinks. Hij onderzoekt hoe je dat soort slimme materialen met een 3D-printer kunt hechten aan gewone materialen. ‘We willen komen tot een werkbaar proces.’
Belangrijk bij dergelijke klussen is dat de industrie de ideeën kan opschalen. ‘We hebben laatst een demonstratieproject gedaan waarbij we ons slimme textiel echt op industriële schaal produceerden’, zegt Brinks. Daarvoor gebruikten zij een industrieel weefgetouw van textielproducent Johan van den Acker, die stukken materiaal met een lengte van tien meter in elkaar kon weven.
Dat lukte relatief gemakkelijk met de geleidende vezels die ook in het shirt zaten, maar met optische fibers bleek het ineens een stuk lastiger. ‘Die fibers kunnen breken als je ze in het materiaal weeft’, zegt Brinks. Toch werd ook die horde uiteindelijk genomen. Het resultaat was dat de groep aan de industrie kon laten zien dat ze hun slimme toepassingen ook op grote schaal kunnen produceren.
Bij alle projecten die ze doen, is volgens Brinks de inbreng van de studenten van de hogeschool onontbeerlijk. ‘Zij vonden mijn oorspronkelijke idee voor het weefproject saai. Daarom hebben ze een veel complexer stuk textiel gemaakt dat elke optische kabel met een ledje verbindt, en met geluidssensoren’, zegt hij. Het resultaat was een stuk textiel dat zowel op geluidsterkte als op stroom reageert met een kleurrijk lichtpatroon – een toepassing die de groep uiteindelijk het ‘slimme gordijn’ heeft gedoopt.
Naast toepassingen en industriële productie, werken Brinks en collega’s ook aan een derde aspect van slimme textielen: de houdbaarheid. Je wilt niet dat je slimme shirt of gordijn na één keer wassen al kapot gaat. ‘Dat is lastig, omdat er veel elektronica is ingebouwd. De verbindingsstukken tussen een geleider en een component zijn heel kwetsbaar.’
De Saxion groep onderzoekt daarom wat de houdbaarheid van verloopstukjes is. Brinks: ‘We bestuderen na hoeveel bewegingen ze stuk gaan, zodat we kunnen zien of het textiel tegen dragen en wassen kan. Dat doen we samen met een student van de Universiteit Twente.’
Dit soort toegepast onderzoek in samenwerking met het bedrijfsleven zorgt er wel af en toe voor dat resultaten niet openbaar mogen worden gemaakt. ‘Als wij afspraken maken met één bedrijf, ligt het patent ook bij dat bedrijf’, zegt Brinks.
Toch is dat volgens Brinks meestal geen probleem. ‘We werken vaak samen met groepen bedrijven’, zegt hij. ‘Dan doen die bedrijven de eindontwikkeling zelf. Wij zorgen alleen voor een proof of concept op industriële schaal.’
Het geeft de onderzoekers aan de hogeschool een bijzondere positie. Ze doen onderzoek dat breder en fundamenteler is dan bij veel R&D-afdelingen van bedrijven, maar dat veel toegepaster is dan wat je bij een universiteit kunt doen.
Dit artikel is mede mogelijk gemaakt door Twente Connected.
Lees verder: