Articles

magazine

טקסטיל חכם

קצת על טקסטיל

המונח 'טקסטיל' מגיע מהשפה הלטינית ומקורו במילה "טקסרה" שמשמעותה לארוג. טקסטיל מתייחס לחומר גמיש הכולל רשת של סיבים טבעיים או מלאכותיים, המכונה חוט. הוא נוצר על ידי אריגה, סריגה או קשירה. השימוש בטקסטיל מתקיים כבר אלפי שנים בצורות שונות ולמטרות מגוונות כמו בדי מפרש, אוהלים, חבלים ואף בגדי מגן. דוגמה לשימוש שגרתי בטקסטיל הוא פריטי לבוש כחלק מהצרכים הבסיסיים של האדם. כבר מימי קדם הטקסטיל שימש ליצור בגדים ובכך קבע מעמדות חברתיים והלכי רוח.

מהו טקסטיל חכם ולמה אנחנו צריכים אותו?

טקסטיל חכם הוא שילוב של מדע וחומר המאפשר ליצור בדים שביכולתם לחוש ולהגיב לתנאים או גירויים סביבתיים על ידי מקורות מכניים, תרמיים, כימיים, חשמליים ומגנטיים בעזרת ננוטכנולוגיה. כאשר הטקסטיל מקבל שימוש נוסף מעבר למטרה המקובלת, אפשר לראות בו טקסטיל חכם. השימוש בטקסטיל חכם נמצא כיום בעיקר ביישומים רפואיים, אך ניתן לראות אותו משולב גם בפלטפורמות צבאיות, עולם האופנה, ביגוד ספורט ובתעשיית המכוניות, הרובוטיקה והמטוסים.

לחלק מהטקסטיל החכם יכולות חישה ותגובה לגוף הלובש אותו, ואף יכול לתפקד כחומר מציל חיים בשדות קרב צבאיים וברפואה. למשל חולצה העוקבת אחר פונקציות חיוניות כמו קצב הלב של הלובשים, אק"ג, נשימה, טמפרטורת גוף  ומתריעה בזמן אמת לרופא אם יש בעיה. בשדות הקרב הטקסטיל החכם מתבטא באפוד המבוסס על סיבים אופטיים שביכולתו לזהות ולאתר פצעי ירי בגופו של החייל. הטקסטיל החכם יכול להגיע בצורות שונות כמו חגורה, שמיכה או כפפה ולעזור בניטור הסימנים החיוניים של כבאים, אסטרונאוטים, שוטרים, חולים כרוניים, קשישים המתגוררים לבד, ספורטאים ותינוקות.

תמונה מאת AFFOA.

איך מייצרים טקסטיל חכם ואילו טכנולוגיות מעורבות בו?

ננו טכנולוגיה: חלקיקי ננו מוחלים כציפוי על פני המוצר המוגמר וכן כסיבים הפרושים בתוכו. טכניקות אלה יכולות לשפר את העמידות של הבד לאורך הזמן ומסוגלות להפוך את הבד לעמיד בתנאי מזג אוויר קיצוניים. לסיבי ננו יש תכונות רב תכליתיות כגון שטח פנים גבוה, חדירות גבוהה, קוטר סיבים קטן ושכבות דקות. בדים אלה מסוגלים גם לסנן גזים רעילים, פתוגנים כמו חיידקים ווירוסים וחומרים מזיקים נוספים הקיימים באוויר. ננו-קומפוזיט מורכב מתערובת של שני חומרים שונים או יותר בגודל ננומטר. טכניקה זו מסייעת בייצור בדים בעלי תכונות חשמליות, מכניות, אופטיות וביולוגיות משופרות.

הדמיה מאתר Shutterstock

סיבים אופטיים: החיישנים העשויים מסיבים אופטיים קטנים וגמישים לכן הם לא ישפיעו על שלמותם המבנית של הבד. ניתן לשלב אותם עם הבד למטרת חיזוק כמעין יצירת עמוד שדרה או קונסטרוקציה במבנה. החיישנים מבוססים על טכנולוגיה המאפשרת פיתוח מכשירים לחישת גירויים פיזיים רבים של טבע מכני, אקוסטי, חשמלי, מגנטי ותרמי. ניתן לסדר מספר חיישנים לאורך סיב אופטי יחיד באמצעות טכניקות חלוקת אורך גל, תדר, זמן וקיטוב, וכך ליצור מערכות חישה בתוך שכבות בד המופעלות בהתאם לאדם הלובש את הפריט.

תמונה מאתר COVESTRO

להסתכל אל העתיד

הטקסטיל החכם עתיד לשנות את חיינו מקצה לקצה, להקל עליהם ולשפר אותם מבחינה רפואית, אסתטית ותעשייתית. השינויים שעתידים להיכנס נחוצים כל כך שייתכן כי הם ייטמעו במהירות  ויהפכו לחלק בלתי נפרד במספר תחומים.

עולם הרפואה: ננו-חלקיקים של תחמוצת האבץ הם פיתרון אפשרי לבעיה חמורה בבתי חולים בעולם המודרני . בבתי חולים יש תנאים המאפשרים לאוכלוסיות של חיידקים לשגשג, וחלקם מפתחים עמידות משופרת לאנטיביוטיקות סטנדרטיות. במעבדתו של אהרון גדנקן מאוניברסיטת בר-אילן פיתחו דרך יעילה לשלב ננו-חלקיקים בטקסטיל בקנה מידה תעשייתי, באופן שיאפשר להם להמשיך לקטול חיידקים גם אחרי כביסות מרובות בטמפרטורה גבוהה. מהבדים האנטי-בקטריאליים הללו אפשר לייצר מצעים למיטות בתי החולים וחלוקים לאנשי הסגל הרפואי, וכך לקדם את החזון של בתי חולים נקיים מזיהומים שמסכנים את החולים.

היגיינה אישית: ריח גוף הוא נושא שמטריד אנשים רבים. מקור הריח החמוץ והלא נעים של זיעה אינו מגיע מהזיעה עצמה, אלא מהפרשות חיידקים הניזונים ממנה. לשם כך דיאודורנטים רבים מכילים ננו-חלקיקי כסף, שהורגים את החיידקים באזורים מועדים לפורענות כמו בית השחי ומונעים את הריח הרע. ניתן ליישם את אותם חלקיקי כסף על בדים ולהתאים את מיקום האזור המנטרל למקומות בהם נוטים להזעת יתר כמו בית שחי, כפות רגליים וגב. באמצעות הטקסטיל החכם אנשים הסובלים מבעיות הזעת יתר יקבלו פיתרון יעיל ושימושי.

צבא: את אותו רעיון מנצלות חברות טקסטיל שמשלבות בבדים שלהן ננו-חלקיקים, במיוחד בייצור גרביים. כיום אפשר למצוא בחנויות הבגדים גרביים שמונעים הצטברות חיידקים וריח רע ברגליים. גרביים מסוג זה אומצו בחום על-ידי צבאות ברחבי העולם. אחרי הכל, חיילים פועלים לעתים בתנאי שדה ואינם יכולים לחלוץ את נעליהם או להחליף את גרביהם למשך פרקי זמן ארוכים. הצטברות חיידקים בנעלי צבא לאורך זמן עלולה לגרום לזיהומים שפוגעים בכשירות החיילים. גרביים קוטלי חיידקים מספקים פתרון מושלם לבעיה.

שימושים בעולם האדריכלות ועיצוב הפנים

טקסטיל הוא חומר מרכזי וחשוב בעולם עיצוב הפנים, בעזרתו ניתן לייצר תחושה חמימה ונעימה בחלל ובנוסף לתת מענה פונקציונאלי כמו מיסוך כמות האור הנכנס לחלל בעזרת וילונות או יצירת שכבת הגנה לרהיטים כמו ספות וכיסאות. בשל הטכנולוגיה המתקדמת והרצון לייצר טקסטיל משופר, נוצרה האפשרות לנטרל את חסרונות הטקסטיל כגון עמידות בפנים מים, אש, לכלוך והתקמטות.

אם בעבר ההנחה הרווחת הייתה שהשימוש בטקסטיל בעיצוב פנים יהיה בעיקר במוצרים ופונקציות נלוות, הרי שהיום ניתן  ואף רצוי להשתמש בו לכל מטרה. השימוש בטקסטיל יכול להתבטא בחיפוי רצפה, קיר ותקרה עם טקסטיל שדוחה לחות, אבק ומים. גמישות היא תכונה המייחדת טקסטיל בשונה מחיפויים אחרים אשר מחייבים את מתכנן החלל לבצע חלוקה כלשהי בחומר על מנת שיהיה אפשר לעבוד איתו כחיפוי.

נברשות וגופי תאורה עם טקסטיל עמיד בחום המכיל את מקור ההארה בתוכו מאפשר למעצב המוצר אופציות חדשות לתכנון גוף תאורה אסתטי. משתמשים ביריעות טקסטיל חכם למשטחים מתחלפים בשל היכולות האנטי-בקטריאליות שלו וכן העמידות בפני בערה, לכלוך ולחות. כך ניתן להחליף בקלות, לחדש ולרענן משטחים שנשחקו ולשנות את סגנון העיצוב. יריעות אלה משמשות גם לחיפוי אריחים בחללים רטובים ואף להוות גורם מרכזי בעיצוב חללים משתנים כמו חנויות פופ-אפ, שם נדרשת יעילות ומהירות בשינוי העיצוב.