In der Schweiz ansässige Ingenieure entwickeln Mikropumpen, die Flüssigkeit mithilfe von Elektrohydrodynamik anstelle mechanischer Pumpen zirkulieren lassen und direkt in Stoff eingewebt werden können.
Bei den Apollo-Mondlandungen wurde die Zirkulation von Flüssigkeit durch in ein Kleidungsstück eingewebte Schläuche erfolgreich eingesetzt, um die Körpertemperatur der Astronauten zu regulieren. Eine neue Entwicklung von Forschern der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz hat zu Miniatur-Schlauchpumpen in Form von Fasern geführt, die es ermöglichen, Hochdruck-Fluidkreisläufe ohne externe Pumpe in Textilien einzuweben. Druck und Strömung werden durch Elektrohydrodynamik erzeugt und treiben Ionen in einer speziellen dielektrischen Flüssigkeit voran. Es ist keine externe mechanische Pumpe erforderlich, sodass das System zur Herstellung fortschrittlicher Geräte für die Simulation oder möglicherweise als unterstützendes Exoskelett verwendet werden könnte.
Folgentranskript:
In den Tagen der Apollo-Mondlandungen stellten die extremen Umweltbedingungen auf der Mondoberfläche in Kombination mit der Luftdichtheit der im Vakuum des Weltraums benötigten Druckanzüge die Raumanzugingenieure vor ein Problem: die Astronauten kühl zu halten.
Die Lösung bestand darin, die Flüssigkeit durch ein in die Unterwäsche eingenähtes Rohrnetz zirkulieren zu lassen und die Wärme dann über einen Wärmetauscher abzugeben. Aber was wäre, wenn Flüssigkeiten in dieser Anwendung für mehr als nur die Temperaturkontrolle genutzt werden könnten?
Forschungen an der in der Schweiz ansässigen École Polytechnique Fédérale de Lausanne haben zu Miniaturpumpen in Form von Fasern geführt, die es ermöglichen, Hochdruck-Fluidkreisläufe ohne externe Pumpe in Textilien einzuweben. Die Integration des Schlauchs in das Gewebe auf Mikroebene bietet interessante Möglichkeiten für unterstützende Exoskelette, Thermokleidung und immersive Haptik.
Frühere Systeme erforderten eine externe Pumpe, die zu groß, sperrig und zu teuer war, um sie direkt in die Kleidung zu integrieren. Forscher des Soft Transducers Laboratory der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der EPFL haben diese Faserpumpen mithilfe von Energie entwickelt, die durch Ladungsinjektionselektrohydrodynamik erzeugt wird. Zwei in die mikroskopisch kleinen Rohrwände eingebettete spiralförmige Elektroden ionisieren und beschleunigen Moleküle einer speziellen dielektrischen Flüssigkeit. Durch sorgfältige Formung der Elektroden können Ladungen Ionenbewegungen antreiben, um einen Flüssigkeitsfluss ohne eine mechanische Pumpe zu erzeugen.
Das EHD-System arbeitet geräuschlos, ohne Vibrationen und kann mit einem Netzteil und einer Batterie im Taschenformat betrieben werden. Eine sorgfältige Steuerung des Flusses im Schlauchnetz innerhalb eines Kleidungsstücks könnte die Muskelbewegung unterstützen, den Körper erwärmen oder kühlen und, was noch wichtiger ist, bestimmte Bereiche des Kleidungsstücks selektiv komprimieren. Integriert in Handschuhe könnte diese Fähigkeit, Druck auszuüben, beispielsweise die ultimative Force-Feedback-Simulation für Virtual- und Augmented-Reality-Systeme in Branchen wie der Luftfahrt und Gaming schaffen.
Die 2-mm-Fasern werden mit einer neuartigen Technik hergestellt: Polyurethanfäden und Kupferdrähte werden um einen Stahlstab, eine Art Dorn, gewickelt und dann zu einem Rohr verschmolzen. Die Faserpumpen liegen in der Größenordnung herkömmlicher Textilfasern und können mit herkömmlichen, vorhandenen Textilproduktionstechnologien genäht und gewebt werden.
In Zukunft hält Ihre Jacke Sie möglicherweise nicht nur warm, sondern hilft Ihnen möglicherweise auch beim Heben schwerer Gegenstände oder vermittelt Ihnen das Gefühl von G-Kräften in einem Flugsimulator.