Arkeologi mengungkapkan bahwa manusia mulai mengenakan pakaian sekitar 170.000 tahun yang lalu, sangat dekat dengan zaman es kedua hingga terakhir. Bahkan sekarang, kebanyakan manusia modern memakai pakaian yang hanya berbeda dari pakaian paling awal itu. Tapi itu akan berubah karena elektronik yang fleksibel semakin dijalin menjadi apa yang disebut "kain pintar."
Banyak dari ini sudah tersedia untuk dibeli, seperti legging yang memberikan getaran lembut untuk yoga yang lebih mudah, T-shirt yang melacak kinerja pemain dan bra olahraga yang memantau detak jantung. Kain pintar berpotensi menjanjikan kegunaan dalam perawatan kesehatan (mengukur detak jantung dan tekanan darah pasien), pertahanan (memantau kesehatan dan tingkat aktivitas tentara), mobil (menyesuaikan suhu kursi untuk membuat penumpang lebih nyaman) dan bahkan kota pintar (membiarkan tanda-tanda berkomunikasi dengan orang yang lewat).
Idealnya, komponen elektronik dari pakaian ini - sensor, antena untuk mengirimkan data dan baterai untuk memasok daya - akan menjadi kecil, fleksibel dan sebagian besar tidak diperhatikan oleh pemakainya. Itu berlaku hari ini untuk sensor, banyak di antaranya bahkan dapat dicuci dengan mesin. Tetapi sebagian besar antena dan baterai kaku dan tidak tahan air, sehingga harus terlepas dari pakaian sebelum mencucinya.
Pekerjaan saya di Laboratorium ElectroScience dari Ohio State University bertujuan untuk membuat antena dan sumber daya yang sama-sama fleksibel dan dapat dicuci. Secara khusus, kami menyulam elektronik secara langsung ke dalam kain menggunakan benang konduktif, yang kami sebut "e-threads."
Sulaman antena
Antena bersulam (ElectroScience Lab, CC BY-ND) E-threads yang kami kerjakan adalah bundel filamen polimer berpilin untuk memberikan kekuatan, masing-masing dengan lapisan berbasis logam untuk menghantarkan listrik. Inti polimer dari setiap filamen biasanya terbuat dari Kevlar atau Zylon, sedangkan lapisan di sekitarnya adalah perak. Puluhan atau bahkan ratusan filamen ini kemudian diputar bersama untuk membentuk satu e-thread yang biasanya kurang dari setengah milimeter.
E-thread ini dapat dengan mudah digunakan dengan peralatan bordir komersial yang umum - mesin jahit yang terhubung dengan komputer yang digunakan orang setiap hari untuk menaruh nama mereka di jaket olahraga dan kaus. Antena bersulam itu ringan dan sama bagusnya dengan antena tembaga yang kaku, dan bisa serumit papan sirkuit tercetak yang canggih.
Antena e-thread kami bahkan dapat dikombinasikan dengan utas reguler dalam desain yang lebih kompleks, seperti mengintegrasikan antena ke logo perusahaan atau desain lainnya. Kami telah dapat menyulam antena pada kain setipis organza dan setebal Kevlar. Setelah disulam, kabel dapat dihubungkan ke sensor dan baterai dengan solder tradisional atau interkoneksi fleksibel yang menyatukan komponen.
Sejauh ini, kami telah mampu membuat topi pintar yang membaca sinyal otak yang dalam untuk pasien Parkinson atau epilepsi. Kami memiliki kaus bersulam dengan antena yang memperluas jangkauan sinyal Wi-Fi ke ponsel pemakai. Kami juga membuat tikar dan sprei yang memantau tinggi bayi untuk memeriksa berbagai kondisi medis anak usia dini. Dan kami telah membuat antena yang dapat dilipat untuk mengukur seberapa banyak permukaan kain yang ditekuk atau terangkat.
Bergerak melampaui antena
Laboratorium saya juga bekerja dengan peneliti Negara Bagian Ohio lainnya, termasuk ahli kimia Anne Co dan dokter Chandan Sen, untuk membuat generator listrik miniatur berbasis kain yang fleksibel.
Dicetak pada kain, logam dapat menghasilkan tenaga. (ElectroScience Lab, CC BY-ND) Kami menggunakan proses seperti pencetakan inkjet untuk menempatkan daerah bolak-balik perak dan seng pada kain. Ketika logam-logam itu bersentuhan dengan keringat, salin atau bahkan cairan yang keluar dari luka, perak bertindak sebagai elektroda positif dan seng berfungsi sebagai elektroda negatif - dan aliran listrik di antara mereka.
Kami telah menghasilkan sejumlah kecil listrik hanya dengan membuat kain lembab - tanpa perlu sirkuit atau komponen tambahan. Ini adalah sumber daya yang sepenuhnya fleksibel dan dapat dicuci yang dapat terhubung dengan elektronik yang dapat dipakai lainnya, menghilangkan kebutuhan baterai konvensional.
Baik secara bersama-sama maupun secara terpisah, elektronik fleksibel dan dapat dipakai ini akan mengubah pakaian menjadi perangkat yang terhubung, merasakan, dan berkomunikasi yang cocok dengan kain abad ke-21 yang saling berhubungan.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Asimina Kiourti, Asisten Profesor Teknik Listrik dan Komputer, Universitas Negeri Ohio
