Slimme textieltechnologie is een revolutionaire technologie die licht en warmte gebruikt om de kleur van textiel vrijelijk te veranderen, en heeft het potentieel om niet alleen in de mode te worden gebruikt, maar ook in een verscheidenheid aan industrieën, waaronder de gezondheidszorg, de architectuur en meer. De commercialisering van deze technologie zou het giswerk kunnen wegnemen bij het kiezen van de kleur van kleding voor consumenten, door uitdagingen zoals kosten en betrouwbaarheid aan te pakken.
Welke kleur kleding kopen? We zijn allemaal wel eens met deze vraag geconfronteerd tijdens het winkelen voor kleding. Hoewel het voor jou misschien slechts een van de kleine zorgen van het leven lijkt, worstelt de mode-industrie al eeuwen met deze vraag. In de hedendaagse pluralistische samenleving, geworteld in 'respect voor smaak', is het onmogelijk om een productlijn te creëren die precies voldoet aan de behoeften van elk individu. Daarom is de vraag waar de beperkte middelen aan besteed moeten worden altijd een grote zorg voor kledingbedrijven geweest.
Vanwege de aard van de mode-industrie is kleur meer dan alleen een esthetisch element; het heeft sociale en culturele connotaties. Zo veroorzaakte Chanel's Little Black Dress aan het begin van de 20e eeuw opschudding toen het zich losmaakte van het sobere beeld van zwart en een nieuw beeld van vrouwen presenteerde. Op deze manier vertegenwoordigen bepaalde kleuren de geest van een bepaald tijdperk. In de moderne wereld zijn kleuren ook nauw verbonden met de consumentenpsychologie. Uit onderzoek is bijvoorbeeld gebleken dat consumenten, wanneer de economie zich in een recessie bevindt, de voorkeur geven aan veiligere kleuren, zoals neutrale kledingtinten. In deze context is het essentieel voor het voortbestaan van modemerken om op de hoogte te blijven van kleurtrends en erop te reageren.
Deze ‘modestrijd’, die nooit leek te eindigen, tenzij een of andere vorm van stralingslekkage ervoor zorgde dat mensen geen kleuren meer konden onderscheiden, werd echter onverwachts opgelost door een defensieonderzoekslaboratorium.
In juni 2016 ontdekten onderzoekers van UC Berkeley, terwijl ze werkten aan een onderzoek van het Ministerie van Defensie als onderdeel van het Jacquard-project van Google, per ongeluk dat het vriespunt van water aanzienlijk kan worden veranderd door elektrische stroom. Ze realiseerden zich dat ze, door bepaalde stromen door watermoleculen te leiden, de moleculaire structuur van water op een enigszins willekeurige manier konden veranderen, en dus het vriespunt ervan konden veranderen, een principe dat al snel op vezels werd toegepast. Na jaren van onderzoek zijn de onderzoekers erin geslaagd de vezels te ‘halfgeleiden’, wat betekent dat ze worden ‘afgeschermd’. Halfgeleiderisatie en screenisatie van textiel is een technologie die textiel letterlijk gebruikt als halfgeleiders en schermen om een bepaalde hoeveelheid informatie vast te houden of een bepaalde vorm van informatie op een scherm weer te geven, net als bij een smartphone. Zoals vaak het geval is met wetenschap en technologie, was het oorspronkelijke doel van het onderzoek het ontwikkelen van militaire gevechtskleding. Een projectteam genaamd de Karma Chameleon werd gevormd om een gevechtspak te creëren dat van kleur kon veranderen als een kameleon, afhankelijk van de omgeving. Uit de as van dit project heeft de technologie voor slimme stoffen zijn weg gevonden naar de mode-industrie en gebruikt door meerdere merken.
Voordat we het principe van het vrij veranderen van de kleur van textiel uitleggen, is het belangrijk om te begrijpen hoe kleurperceptie werkt: specifieke kleuren licht hebben specifieke golflengten (rood heeft een relatief lange golflengte van ongeveer 700 nm, indigo heeft een relatief korte golflengte van ongeveer 400 nm ), en wanneer een object licht van een specifieke golflengte reflecteert, raakt het licht het netvlies en nemen we de kleur van het object waar. Als een appel er bijvoorbeeld rood uitziet, komt dat doordat het oppervlak van het object alleen rood licht reflecteert, wat de reden is dat het in onze ogen rood lijkt, en als het oppervlak van de appel op de een of andere manier is aangepast om alleen groen licht te reflecteren, we zouden de appel als groen waarnemen. Het oppervlak van een object speelt een belangrijke rol in de kleur ervan, en de technologie om de kleur van textiel te veranderen is ook gebaseerd op het veranderen van de moleculaire structuur van het oppervlak van de vezel.
Moleculaire structuren veranderen doorgaans van vorm wanneer ze worden blootgesteld aan de juiste hoeveelheid energie. Vooruitgang in de nanotechnologie heeft het mogelijk gemaakt om vezels te fabriceren tot dunne laagjes silicium, zogenaamde wafers, die kunnen worden gebruikt om de moleculaire structuur van vezels te veranderen door er een specifieke stroom doorheen te laten gaan. De onderzoekers vonden de bron van die stroom in het dagelijkse licht en warmte. Om uit te leggen hoe licht kan worden gebruikt om de stroom te regelen, is het belangrijk om het schakeleffect te begrijpen. Wanneer een molecuul wordt blootgesteld aan een bepaalde golflengte van licht (meestal zichtbaar licht in het golflengtebereik van 380 nm-700 nm), raken bepaalde delen van het molecuul los en stopt de stroom met stromen, zoals een schakelaar in een elektronisch circuit. Omgekeerd, wanneer het licht niet langer wordt ontvangen, worden de gescheiden delen opnieuw gecombineerd en neemt de geleidbaarheid van het molecuul weer toe. Naast de geleidbaarheid heeft het huidige schakelfenomeen ook invloed op de structuur van het molecuul: naarmate bepaalde delen van het molecuul worden vastgemaakt en losgemaakt, wordt het moleculaire verbindingssysteem vervormd en wordt de algehele structuur van het molecuul onder een bepaalde hoek vervormd. Het is vergelijkbaar met het principe dat wanneer een lange ballon wordt vastgeplakt en opgeblazen, de vastgeplakte kant minder uitrekt dan de niet-vastgeplakte kant, en dat de ballon in zijn geheel naar de vastgeplakte kant buigt. Het principe dat 'slimme vezels' die gebruik maken van wafers met een hoge inductiviteit van kleur veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan specifieke golflengten van licht, is ook gebaseerd op het fotoschakeleffect, dat vergelijkbaar is met het polarisatiefenomeen in die zin dat alleen bepaald licht kan worden uitgezonden door de hoek willekeurig aan te passen. In theorie is het mogelijk om de kleur van de vezels enigszins willekeurig te veranderen door de golflengte van het licht aan te passen of de inductiesnelheid van de wafel aan te passen, maar het is in het dagelijks leven moeilijk om licht precies te manipuleren, dus wordt het momenteel alleen toegepast op het weergeven van tekst zoals tijd, bericht, enz. onder zichtbaar licht door in bepaalde delen wafels met verschillende inductiesnelheden te plaatsen.
De volgende technologie, waarbij gebruik wordt gemaakt van warmte, werd voor het eerst ontwikkeld in het EJTech-laboratorium in Boedapest. De onderzoekers ontdekten het thermo-elektrisch effect, waarbij een spanning wordt gegenereerd door een temperatuurverschil tussen moleculen, via een ‘chromosonische’ technologie die geluidsgolven omzet in warmte, en ontdekten al snel het fenomeen van stroomomschakeling door warmte. In tegenstelling tot het hierboven beschreven door licht geïnduceerde stroomschakelfenomeen, waarbij bepaalde delen van het molecuul openen en sluiten, waardoor de moleculaire structuur verandert, creëert het door warmte geïnduceerde stroomschakelfenomeen een potentiaalverschil in de geleider, en dit potentiaalverschil verandert de verbindingsstructuur van het molecuul, waardoor de moleculaire structuur verandert. Over het algemeen is de verhouding van de energie die in stroom wordt omgezet groter in het geval van warmte-energie in vergelijking met lichtenergie, zodat de kleurveranderingsreactie veel sneller is dan die van licht. De reactie is zo onmiddellijk dat de kleur van het textiel verandert door het alleen maar aan te raken, waardoor op warmte gebaseerde methoden onmisbaar zijn voor de realisatie van zogenaamde ‘kameleonkleding’ die van moment tot moment van kleur verandert afhankelijk van de omgeving. Het nadeel is natuurlijk dat de verfijning van kleurverandering veel lager is dan die van licht.
Zoals u kunt zien, heeft kleurveranderende technologie eindeloze mogelijkheden. Er is vooral veel ruimte voor toepassingen buiten de mode-industrie. Op medisch gebied zou deze technologie bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om kleding te ontwikkelen die van kleur verandert afhankelijk van de toestand van de patiënt. Medische kleding die van kleur verandert als reactie op vitale functies, zoals een verandering in de lichaamstemperatuur of een stijging van de bloeddruk, kan het medisch personeel bijvoorbeeld helpen de toestand van een patiënt sneller en nauwkeuriger te identificeren. In de architectuur kunnen slimme materialen die de kleur van de buitenkant van een gebouw kunnen veranderen, afhankelijk van het tijdstip van de dag of het weer, worden gebruikt om een diverser en levendiger stedelijk landschap te creëren. Deze veelzijdige toepassingen laten zien dat deze technologie de potentie heeft om meer te zijn dan alleen een mode-item.
Slim textiel is twintig jaar geleden al lang geen droom meer. Er is echter nog een lange weg te gaan voordat we kleding op de markt kunnen brengen die naar believen van kleur kan veranderen. Verschillende onderzoeksinstituten hebben hun eigen oplossingen voorgesteld, maar de kosten en stabiliteit van het maken van textiel uit dunne siliciumplaten, evenals het gemak van hoe de drager naar believen van kleur kan veranderen, zijn nog steeds problemen die moeten worden opgelost. Zodra dat is opgelost, hebben we in ieder geval één ding minder om ons zorgen over te maken: welke kleur we moeten kopen.
