– Det som är riktigt spännande med textilier är just att de är textilier med sladdrighet, grovhet, elasticitet och att materialet bärs nära kroppen.

Det säger Nils-Krister Persson som rekryterades för tre år sedan som ansvarig för Smart Textile Technology Lab, den tekniska forskningsdelen av Smarta Textiles vid högskolan i Borås.

– Egentligen är smarta textiler ett väldigt dåligt ord. Det finns ingen intelligens i en ledande tråd, det är långt ifrån artificiell intelligens. Området har utvecklats affärsdrivet och det är ett coolt ord, ungefär som nanoteknik.

En mer adekvat beteckning skulle kunna vara e-textilier, it-textilier eller bärbar teknik. För egentligen är textilierna bara en bärare, precis som papperet i papperselektroniken eller glasögon som speglar information från en dator.

Mycket handlar om äldrevård
Medicinska tillämpningar är ett stort område för smarta textilier. Till exempel kan kläder, sänglinne eller andra textiler förses med sensorer för att mäta EEG (hjärnan), EKG (hjärtat) eller EMG (muskler).

– Mycket handlar om äldrevård. Hur vi kan rationalisera och flytta över vården i hemmet med automatiserad övervakning. Textil är en bra bärare för det, säger Nils-Krister Persson.

Det finns också fibrer som känner av när man trycker eller drar. De ser ut som vilken svart tråd som helst och kan användas som sensorer. Ett möjligt användningsområde är plötslig spädbarnsdöd. Barnets andning skulle kunna övervakas av fibrer som vävts in i plagget. Andningen får plagget att töjas aningen och elektronik som kopplas till fibern kan larma när något onormalt inträffar.

Din nästa teve kan vara vävd
Lyfter man blicken lite finns många fler möjliga användningsområden än sjukvård. Det gäller till exempel storbildsskärmar som skulle kunna produceras genom vävning.

– Om man kan lägga in en transistor i varje skärningspunkt så får man i princip en skärm där varje transistor kan adresseras.

En grundstudie är redan igång för att se om tekniken går att realisera. En annan möjlig tillämpning för smart textilier är energiskördning, energy harvesting.

– Det är ett hett område även om det inte är så mycket energi man kan tänkas fångas upp i ett plagg när man rör sig. Å andra sidan blir elektroniken hela tiden strömsnålare.

Ytterligare ett användningsområde är att väva in optofibrer i tyget. Det handlar inte enbart om estetiska saker, istället skulle man kunna baka in olika typer av sensorer i fibern.

En lite mer jordnära tillämpning kommer från forskningsinstitutet SP som tittat på möjligheten att ersätta den ferritklump som finns på bland annat sladdarna till datorer, och ska ta bort högfrekventa störningar, med ledande textil som lindats runt sladden. Ett första test visar att tekniken fungerar lika bra som ferriten så i framtiden kanske klumpen försvinner när den ledande textilen integrerats i sladden.

Verksamheten kring smarta textilier i Borås drog igång år 2006. Förutom textilhögskolan ingår även ingenjörshögskolan på orten liksom forskningsinstituten SP och Swerea IVF i Smart Textiles som är ett så kallat innovationssystemet.

– Jag representerar alla dessa fyra eftersom forskningen görs på alla dessa ställen, säger Nils-Krister Persson.

Grundfinansieringen kommer från den statliga myndigheten Vinnova och tanken är att stötta den lokala industrin med företagsanpassad forskning.

Ett material med sträng hierarki
Totalt ingår tio professorer och mellan 40 och 50 forskare i innovationssystemet. En annan viktig komponent är alla maskiner som finns på Textilhögskolan. Det är allt från vävstolar och stickmaskiner till tvättmaskiner, färgbad och syateljéer. Dessa används huvudsakligen för annan forskning liksom för utbildning men är ändå viktiga hjälpmedel när man vill skapa textiler med ledande egenskaper.

Tittar man närmare på en textil visar det sig vara ett hier­arkiskt material. Grunden utgörs av en lång kolbaserad molekyl oberoende om det är en bomullsskjorta, sidenpyjamas eller en Goretexjacka. Molekylerna kopplas samman till så kallade fibriller, nanometertjocka, trådliknade strukturer. När det handlar om syntetmaterial levereras dessa i form av granulat, små plastkulor.

Granulatet smälts i en extruder och pressas likt spagetti ut till tunna trådar som man sedan tvinnar till garn. Av garnet gör man slutligen tyg genom att antingen väva, sticka eller lägga fibrerna huller om buller, en teknik som kallas non-woven.

Eftersom basen är molekyler kan man skapa ett överskott av hål eller elektroner genom att designa dem på ett genomtänkt  sätt och därmed göra dem ledande. Exempel på det är polyanelin,
polypyrrol och polytiofener som alla tre har en följd av enkel och dubbelbindningar längs polymerkedjan vilket skapar fria elektroner. För att tillverka en mekaniskt stabil tråd blandas den ledande polymeren ofta upp med andra polymerer som inte är ledande.

– Den elektriskt ledande strukturen är central så därför gör vi själva väldigt mycket av de fibrer vi använder.

Solceller och lysdioder
Andra exempel på polymera material med dubbelbindningar och som dessutom reagerar med ljus är karoten, färgämnet i morötter, och lykopen, färgämnet i tomater. Skickar man in ljus mot dessa får man ut elektroner, det blir en solcell. Och omvänt, om man skickar in elektroner får man ut fotoner, det vill säga en lysdiod.

Det här är ett hett område inom organisk elektronik, bland annat på universitet i Linköping där Nils-Krister Persson doktorerat. Men när det gäller textiler handlar det primärt om att skapa garn som är elektriskt ledande för att slippa använda metalltrådar.

– De är stelare och fungerar inte lika bra i existerande maskiner.

Ett annat alternativ är att belägga tråden med metall, men ur återvinningssynpunkt är bägge metoderna förkastliga.

– Därför försöker vi skapa ett så enhetligt material som möjligt eftersom det inte går att återvinna utan bränns eller hamnar på deponi, säger Nils-Krister Persson.

Ytterligare en ny aspekt är tvättning, ett moment som normal elektronik inte utsätts för.  Den ger mekanisk slitning men kan också försämra de elektriska egenskaperna. Eller så kan man vända tvätten till något positivt genom att tillföra lämpliga ämnen eller reglera pH-värdet på ett sätt som är positivt för de elektriska egenskaperna.

Ett annat delikat problem är kontakteringen med själva ”intelligensen” som under mycket lång tid framöver kommer att vara konventionellt byggd. I en del fall vill man dessutom kunna tvätta plagget vilket elektroniken inte mår bra av.

– Det finns inga givna lösningar, man behöver tänka nytt.

En metod man provat i Borås är att använda vanliga tryckknappar för att ansluta elektroniken. En annan tanke är att baka in antenner i tyget och kommunicera trådlöst.

Smarta textiler ses ofta som en räddning för västvärldens textilindustri, men det finns inte särskilt många exempel på kommersiella produkter sprungna ur forskningen.

– Jag tror det tar lite spännande vägar, leksaksindustrin kanske blir nåt eller sportkläder med lysdioder. Men jag är övertygad om att det blir vanligt och viktigt, säger Nils-Krister Persson.