Deze textielvezel is te programmeren

Stel je voor: over een tijdje bevat je trui of T-shirt een complete computer. Onderzoekers van MIT zijn hard op weg hiernaartoe. Ze hebben een textielvezel ontwikkeld waarin computerchips, geheugen en temperatuursensoren zijn verwerkt. Mogelijke toepassingen zijn vooral medisch van aard.

Over een paar jaar vertelt je T-shirt je misschien dat er een griepje aan zit te komen. Dat heeft het kledingstuk namelijk gemeten: je lichaamstemperatuur ligt al een paar dagen op rij wat hoger dan normaal en je ademt wat sneller dan gebruikelijk.

Dit is nu nog een toekomstbeeld, maar ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology in de Verenigde Staten hebben een flinke stap gezet op weg hiernaartoe. Afgelopen week publiceerden ze een artikel in Nature Communications waarin ze hun bijzondere textielvezel beschrijven.

Geleidende draad

De vezel is gemaakt van een polymeer waarin een geleidende draad loopt. Die verbindt een paar honderd zeer kleine microchips met elkaar, die steeds op gelijke afstand van elkaar zijn geplaatst.

Van een afstandje bekeken lijkt dit een gewone textielvezel, en hij past dan ook door het oog van een naald. De ‘computervezel’ is zelfs te verwerken in een stukje stof. Blijkbaar hebben de MIT-ingenieurs dit getest, want ze zeggen te weten hoe dat bijzondere textiel aanvoelt.

‘Als je deze vezel in een shirt verwerkt, voel je hem helemaal niet zitten’, zegt promovendus Gabriel Loke in een nieuwsbericht van MIT. Hij is zelfs bestand tegen de wasmachine, een keer of tien wassen moet goed gaan.

Elektronica en textiel combineren

Het integreren van computeronderdelen in een textielvezel komt niet helemaal uit de lucht vallen. Wetenschappers wereldwijd werken al jarenlang aan het combineren van elektronica en textiel. We zagen al ledjes die geïntegreerd zitten in kleding en rekbaar textiel dat stroom opwekt langskomen.

Leds inbouwen

De groep van hoogleraar Yael Fink van MIT zelf werkt ook al jaren aan dit soort technologieën. Een vorige mijlpaal, in 2018, was dat ze leds, lichtgevoelige cellen en stroomdraad konden inbouwen in garen.

Stof kan gegevens opslaan

Maar de nu gepresenteerde futuristische vezel is echt fundamenteel een stap vooruit, benadrukken de onderzoekers. ‘We hebben voor het eerst een stof gerealiseerd die gegevens digitaal kan opslaan en verwerken. Dat voegt een nieuwe dimensie toe aan textiel — het verwerken van informatie — en zorgt ervoor dat stoffen letterlijk geprogrammeerd kunnen worden’, zegt Fink in het nieuwsbericht.

De chips die op verschillende plekken zitten, kunnen los van elkaar worden aangestuurd. Dat maakt het mogelijk om desgewenst bijvoorbeeld op één plek op het lichaam iets te meten.

Digitale stof in shirt naaien

Maar het is ook mogelijk om het hele netwerk aan sensoren en processoren tegelijk te benutten. Dat hebben de MIT’ers gedaan door een stukje van de nieuwe ‘digitale stof’ in een shirt in te naaien. Enkele uren lang deed dit shirt temperatuurmetingen; op verschillende plekken op het lichaam dus.

Fysiek neuraal netwerk

Hierbij was het meten slechts stap één; de digitale vezel kon — na voldoende training — ook de data analyseren en er conclusies uit trekken. De vezel kon met een betrouwbaarheid van 96 procent vertellen wat (zitten, staan, lopen of rennen) de drager van het shirt aan het doen was. Hier fungeerde de vezel dus als een — fysiek — neuraal netwerk.

Ademhaling en hartslag

Nu is de vezel nog in de ontwikkelfase, maar het toekomstbeeld komt met rasse schreden dichterbij: een shirt dat de gezondheid van de drager in de gaten houdt. Deze vezels detecteren dan veranderingen in de ademhaling van de drager of een onregelmatige hartslag. Topsporters meten tijdens het trainen ongemerkt belangrijke dingen, zoals de belasting van hun spieren of data over hun hartslag.