Touchscreen zum Anziehen: Forscher aus Singapur weben ein waschbares Display in den Ärmel
Smarte Bekleidung, auch als Smart Clothes bezeichnet, ist nicht neu und wird bereits seit einiger Zeit im Sport verwendet, um biometrische Daten während des Trainings zu erfassen und zur Verbesserung der Ergebnisse beizutragen. Wissenschaftler des College of Design and Engineering (CDE) der National University of Singapore (NUS) gingen jetzt noch einen Schritt weiter und haben einen multifunktionalen Touchscreen in einen Pulloverärmel integriert, der auf Befehle reagiert und Funktionen abbilden kann, die von Smartphones abgedeckt werden.
Funktionsweise von Smart Clothes
Intelligente Kleidung ist nicht mit dem Multifunktionalen Touchscreen im Pulloverärmel zu verwechseln, der von den Forschern der National University of Singapore entwickelt wurde. Bei intelligenter Kleidung ist ein Modul integriert, das zumeist herausgenommen werden kann und abhängig vom Modell Atemrhythmus, Herzfrequenz, Schrittfrequenz, Hauttemperatur oder Muskelaktivität misst.
Die Sensoren in Smart Clothes reagieren auf kleinste Veränderungen wie elektrische Signale der Muskulatur, Dehnung oder Druck und übersetzen sie in digitale Messwerte.
Per Bluetooth werden diese Daten an eine Sportuhr oder eine Smartphone-App übertragen. Der neuartige Pulloverärmel mit dem multifunktionalen Touchscreen kann jedoch noch mehr.
Textile Kunstfasern mit eingebetteten LEDs
Um einen multifunktionalen Touchscreen in einen Pulloverärmel zu integrieren, mussten die Forscher ein Verfahren entwickeln, mit dem LEDs, die in textile Kunstfasern integriert sind, einzeln angesteuert werden können. Sie nutzten dafür eine programmierbare Methode, mit der entlang winziger isolierter Drähte Verbindungspunkte dort erzeugt werden, wo sie von Microchips benötigt werden.
Ein Laser legt diese Stellen frei. Durch kontrollierte Oberflächenbenetzung gelangt geschmolzenes Lot an die programmierten Verbindungspunkte. Die Forscher konnten über 5.000 Chips mit mehr als 20.000 elektrischen Verbindungen integrieren.
Textile Kunstfaser, die auf Berührungen reagiert
Die Forscher entwickelten einen Streifen aus einzeln ansprechbaren LEDs, die miteinander verbunden sind. Sie nutzten ein thermisches Ziehverfahren, um ihn in eine Mehrschichtfaser zu integrieren. So ist eine präzise Platzierung der berührungsempfindlichen Schicht möglich.
Die Faser hat eine Länge von etwa zehn Metern und einen Durchmesser von circa einem Millimeter. Wird sie irgendwo berührt, so schließt sich ein Stromkreis; das Signal zeigt die Berührungsposition an, und das nächstgelegene Pixel leuchtet auf. Es werden auch mehrere Berührungen zur gleichen Zeit erkannt.
Es handelt sich nicht um eine neue Idee. Bereits im Jahr 2025 präsentierten Forscher unter der Leitung von Yoel Fink vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen programmierbaren Computer in Form einer Faser, der Sensoren, Mikrocontroller, Speicher und Akku integriert. Die dünne, biegsame Faser war aus dehnbarem, flexiblem Kunststoff gefertigt, wurde mit Textilfasern ummantelt und in Bekleidungsstücke eingewoben. Die aus Messdaten an den Extremitäten der Träger gewonnenen Informationen wurden an ein Smartphone übermittelt. Tural Khudiyev, der Leiter des NUS-Teams, hatte zuvor selbst als Postdoc in Finks Gruppe an digitalen Fasern gearbeitet.
Die NUS-Forscher wählten jedoch einen anderen Ansatz: Sie entwickelten ein flexibles, berührungsempfindliches Display aus 54 Fasern, die sie in den Unterarmbereich eines Ärmels einwebten, anstatt einen Faser-Computer zu kreieren. In jeder einzelnen Faser sind 96 LEDs integriert.
Das Display ist 168 x 105 Millimeter groß und löst mit 96 x 54 Pixeln auf. Einfache Bedienoberflächen und Fotos mit einer Farbtiefe von acht Bits lassen sich damit abbilden. Die Fasern verfügen über separate Steuerungskanäle, mit denen sie angesteuert werden. So wirkt sich ein Fehler nicht auf andere Fasern aus.
Periphere Fasern mit verschiedenen Funktionen
Die Wissenschaftler erstellten periphere Fasern mit verschiedenen Funktionen:
- Mikrofon
- Lautsprecher
- Messung von Temperatur und Umgebungshelligkeit
- Sensoren zur Bestimmung des magnetischen Nordpols
- Bewegungssensoren
Mit diesen Fasern können Funktionen abgebildet werden, die bislang von Smartwatches und Smartphones abgedeckt werden. Das Display kann Ton wiedergeben sowie Fotos und Videos anzeigen. Die Helligkeit ist anpassbar.
Das damalige Ziel für zukünftige Versionen war, dass sie schwimmen können und sich selbst reparieren. Im Jahr 2026 wurde die Zotten-Batterie entwickelt, die sich in Form und Größe an Rohrleitungen anpassen lässt.
Kleidungsstück mit Display
Das Display ist atmungsaktiv und verhält sich strukturell wie der Pullover. Es kann mit dem Kleidungsstück gewaschen werden und erfüllt die Sicherheitsvorschriften für Hautkontakte. Auch nach 50 Maschinenwäschen behält das Display seine Berührungsempfindlichkeit.
Um mit dieser Technik größere und höher auflösende Displays herzustellen, müssen dünnere Fasern gefertigt werden. Dafür sind noch kleinere Mikrochips erforderlich. Mit Industriemaschinen lassen sich solche Fasern weben, stricken oder sticken. Der Funktionsumfang ist noch erweiterbar, beispielsweise mit der Messung von Gesundheitsdaten.
