Revista >> Noiembrie 2025 [Nr. 278] >> Cercetare & Invatamant superior

Textilele electronice prietenoase cu mediul – o preocupare recentă a INCDTP București

Dr. ing. Ion Razvan Radulescu, INCDTP – Bucuresti

25 Noiembrie 2025

Textilele electrice sau e-textilele (respectiv electronica purtabilă) reprezintă produse moderne care integrează functionalități specifice aplicațiilor electrice în structura materialelor textile. Astfel de produse sunt capabile să măsoare, spre exemplu, temperatura și umiditatea corpului uman și să transmită datele prin antene integrate către o unitate centrală, să alimenteze circuitele electrice prin surse autonome de energie electrică precum celulele solare sau termocuplurile, sau să stocheze energia electrică produsă prin intermediul unor supercapacitori flexibili. Produsele e-textile sunt utilizate în mod special în sport și medicină, pentru monitorizarea parametrilor vitali ai purtătorului. Dezvoltarea e-textilelor a fost posibilă recent datorită miniaturizării componentelor electronice și a progresului înregistrat în domeniul filării firelor metalice. Un obiectiv simultan este acela de utilizare a unor depuneri conductive electric care să fie prietenoase cu mediul și în primul rând cu corpul uman. Astfel, la ora actuală există o multitudine de aplicații în domeniul e-textilelor prin intermediul internetului lucrurilor, o tendință de dezvoltare în care se inscrie și INCD Textile-Pielarie(INCDTP) București cu cele mai noi rezultate ale cercetării.

INCD Textile-Pielarie Bucuresti abordează cercetari cu caracter aplicativ, utile pentru dezvoltarea de produse inovative, care să sprijine competitivitatea companiilor textile din țară. INCDTP este un promotor al activității de inovare pe plan național în domeniul textile-pielărie, oferă servicii de testare-investigare pentru industrie, este certificat pentru activități de formare profesională și deține propria editura CERTEX. Urmând strategia Platformei Europene pentru Fibre-Textile-Confecții (www.textile-platform.eu), INCDTP este preocupat să dezvolte noi produse textile cu valoare adaugată mare, care să poată asigura competitivitatea companiilor din industrie pe piața locală, europeană și internațională. Totodată, institutul prin expertiza sa contribuie la protejarea și dezvoltarea articolelor rezultate din industria textile-confecții-pielărie - încălțaminte în România.
Ținând cont de această misiune, dezvoltarea e-textilelor în cadrul INCDTP a urmărit mai multe direcții științifice. S-au abordat proiectarea, realizarea și testarea următoarelor prototipuri:
– Ecrane electromagnetice flexibile textile, cu rolul de a atenua radiațiile EM
– Termogeneratoare electrice flexibile pe bază de termocupluri pentru producerea automonă de energie electrică
– Supercapacitori flexibili destinați stocării energiei electrice în articole purtabile
– Ghiduri de undă cu funcționalități de filtrare semnale și adaptare circuite microunde pentru comunicare prin antene
Una dintre aplicațiile dezvoltate în INCDTP și utilizate în industrie este reprezentată de ecranele electromagnetice. Conform principiului fizic al curenților turbionari (Eddy currents) care se formează în textilele cu fire metalice sub acțiunea unui câmp EM incident, se generează un câmp EM opus, care atenuează radiația incidentă. Integrarea de fire metalice hibride în structura unor materiale țesute sau tricotate se poate realiza pe mașini speciale de țesut, respectiv de tricotat. Firele metalice sunt hibride, pentru că au o componentă mixtă de filamente textile (PES, PA) răsucite cu filamente metalice (inox, argint, cupru).

Firele metalice hibride pot totodată să fie realizate prin peliculizări metalice (argint) ale unor filamente textile (PA) sau prin filarea de fibre scurte textile (PES, BBC) și metalice (inox). Aceste fire metalice hibride au capacitatea de a putea fi prelucrate pe mașini textile automate, un aspect tehnologic care nu ar fi posibil prin utilizarea de fire 100% metalice. Firele metalice se inserează la țesături în urzeală și în bătătură, formând alături de firele textile o structură conductivă electric de tip grilă.
O a doua metodă de realizare a ecranelor textile este acea de acoperire a materialului textil plan cu particule conductive electric, fie metalice, polimeric intrinsec conductive sau pe bază de carbon. Prin astfel de acoperiri și tehnologii de depunere corespunzătoare, precum plasma magnetron, se obțin atenuări de 10-20 dB, care suprapuse pe ecranele cu fire metalice inserate și atenuări de 40-45 dB, rezultă în atenuări EM totale de 50-60 dB. Astfel de ecrane cu depunerea unui strat de cupru la nivel de nanometri au fost obținute prin parteneriatul cu INFLPR – Măgurele.

Se mai poate adauga faptul că se studiază totodată caracterul de compatibilitate cu mediul și cu sănătatea umană a acestor acoperiri conductive electric. În România se produc la ora actuală ecrane EM la SC Majutex SRL (www.majutex.ro), o companie in domeniul structurilor tehnice țesute, aflată într-o stransă relație de colaborare cu INCDTP București. Astfel de ecrane EM se pot utiliza pentru protecția unor spații de locuit sau birouri față de radiația EM, pentru echipamente individuale de protecție destinate lucrătorilor la antene de înaltă putere sau pentru articole de îmbrăcăminte care protejează zone sensibile ale corpului uman. Ele au totodată rolul de a proteja informațiile critice în încăperi de servere sau în spații de conferințe, prin întreruperea posibilității de telecomunicație.
Un alt domeniu dezvoltat în cadrul INCDTP este acela al generării de energie electrică din surse autonome, cu obiectivul de a alimenta componentele electronice ale articolelor purtabile. S-au dezvoltat în acest sens mai multe prototipuri de generatoare termoelectrice, pe bază de termocupluri, care genereaza tensiune electrică la diferență de temperatură, conform principiului fizic Seebeck. S-a mers pe soluția tehnologică a coaserii de fire metalice de tip n ți de tip p, pe un substrat textil dielectric (PES): pentru termocuplul de tip T s-au utilizat fire metalice hibride din constantan și cupru, iar pentru termocuplul de tip J s-au utilizat fire de constantan și inox.

Alimentarea și stocarea de energie electrică la articolele purtabile este deosebit de importantă, pentru că se urmărește înlocuirea bateriilor, care sunt grele, voluminoase și pun probleme la spălare.
Astfel, o altă aplicație dezvoltată în colaborare cu Departamentul CETTI al Facultății de Electronică din UNST Politehnica București este cea a supercapacitorilor flexibili. Aceștia sunt compuși din punct de vedere fizic din doi electrozi despărțiți de un electrolit, în care se polarizează sarcinile electrice, cu efect de înmagazinare a energiei electrice.

Ghidurile pentru microunde asigură transmisia de semnale la frecvențe înalte, acolo unde dimensiunea circuitului este comparabilă cu lungimea de undă a semnalului. Astfel de semnale se utilizează în mod special în telecomunicații, iar adaptarea circuitului este necesară pentru obținerea unei puteri electrice maxime la ieșirea circuitului și transmiterea semnalului prin antene. Acest domeniu de aplicații este de perspectivă în cadrul institutului, s-a putut însă proiecta, realiza și măsura un filtru trece-jos depus pe un substrat textil. Proiectarea s-a realizat în softuri specializate open source, realizarea s-a efectuat prin serigrafie pe un substrat textil Vascoza-Kermel, iar măsurarea printr-un analizor de rețea. Acest rezultat s-a putut obține prin colaborarea cu Departamentul CETTI / UNST Politehnica București.
Domeniul e-textile este în plin avânt, iar rezultatele cercetării se dezvoltă și perfecționează în timp. Doresc să mulțumesc pe această cale și colegilor dr. ing. Raluca Maria Aileni și dr. ing. Emilia Visileanu, care coordonează proiectele prin care s-au obținut astfel de rezultate. Se menține totodată un contact permanent cu IMM-urile textile din țară pentru implementarea rezultatelor cercetării în producție și elaborarea de noi propuneri de proiecte.