Garen-achtige pompen kunnen in kleding worden geweven

EPFL-onderzoekers hebben garenachtige pompen ontwikkeld waarmee textiel kan worden voorzien van vloeistofcircuits zonder externe pomp. Zachte exoskeletten en thermoregulerende kleding kunnen nu dus worden aangedreven door pompen die in de stof van de apparaten zelf zijn geweven, -breid of -naaid.

Veel op vloeistof gebaseerde draagbare ondersteunende technologieën vereisen tegenwoordig een grote en luidruchtige pomp die onpraktisch – zo niet onmogelijk – te integreren is in kleding. Dit leidt tot een tegenstrijdigheid: draagbare apparaten worden routinematig vastgemaakt aan ondraagbare pompen. Nu hebben onderzoekers van het Soft Transducers Laboratory (LMTS) van de School of Engineering een elegante oplossing ontwikkeld.

“We presenteren ‘s werelds eerste pomp in de vorm van een garen; in wezen een slang die zijn eigen druk en stroomsnelheid genereert”, zegt LMTS-hoofd Herbert Shea. “Nu kunnen we onze garenpompen direct in textiel en kleding naaien, waarbij we conventionele pompen achter ons laten.”

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science.

Licht, krachtig en afwasbaar

De garenpompen gebruiken ladingsinjectie-elektrohydrodynamica (EHD) om een ​​vloeistofstroom te genereren zonder bewegende delen. Twee spiraalvormige elektroden ingebed in de pompwand ioniseren en versnellen moleculen van een niet-geleidende vloeistof. De beweging van de ionen en de vorm van de elektrode genereren een netto voorwaartse vloeistofstroom, wat resulteert in een stille, trillingsvrije werking en waarvoor slechts een voeding en batterij ter grootte van een handpalm nodig zijn.

Om de pomp te maken, ontwikkelden de onderzoekers een fabricagetechniek waarbij koperdraden en polyurethaandraden rond een stalen staaf worden gedraaid en samengesmolten. Nadat de staaf is verwijderd, kunnen de vezels van 2 mm in textiel worden geïntegreerd met behulp van standaard weef- brei-, en naaitechnieken.

De materialen zijn goedkoop en direct beschikbaar, en het fabricageproces kan eenvoudig worden opgeschaald. Omdat de hoeveelheid druk direct gekoppeld is aan de lengte van de buizen, kunnen die op maat worden gesneden voor de toepassing, waardoor de prestaties worden geoptimaliseerd en het gewicht geminimaliseerd. Het geheel is wasbaar met conventionele wasmiddelen.