Akıllı Tekstil Nedir?

Akıllı tekstil: Akıllı tekstiller, teknik olarak çevreden gelen uyarıcıları algılayabilen, bunlara karşı reaksiyon gösterebilen ve kendi yapısı içerisine adapte edilmiş işlevsellikleri kullanarak çevreden gelen uyarıcılara göre kendini uyumlandırabilen tekstiller olarak tanımlanabilirler.

---

Akıllı Tekstillerin Tarihsel Gelişimi

Akıllı tekstillerin tarihçesine bakıldığında araştırmacıların bu alana ilgi duymaya başlamalarının 1800’lü yıllar olduğu görülmektedir. Örneğin, insanlar korse ve kemer gibi giysilerin içerisine tıbbi amaçla elektriğin uygulanması ile ilgili araştırmalar yapmaya 1850’li yıllarda başlamışlardır. Ancak gerçek anlamda bilim dünyasının giyilebilir elektronik uygulamalara yönelik ilgileri daha yakın tarihlere tekabül etmektedir. İlk elektronik giysi (giyilebilir bilgisayar) 1955 yılında Edward Thorpe ve Claudia Shannon tarafından geliştirilmiştir.

Akıllı Tekstillerin Sınıflandırılması

Akıllı tekstiller, belirli bir teknik özellik iyileştirilme prensibiyle meydana gelen teknik tekstillere göre etkileri ya da etki değişikliklerini anlayabilme ve reaksiyon gösterme özelliğini barındıran ürünlerdir.

Akıllı tekstilleri üç farklı kategoride ele alınmıştır;

1. İlk kategorideki tekstiller, rafta hazır elektronik bileşenlerin entegrasyonunda iki bileşeni birbirine bağlayan bir taşıyıcı vazifesi görmektedirler. Algılayıcı ya da uyarıcı bileşenleri birbirine bağlamak için kablolar yerine iletken özelliğe sahip iplik ya da kumaşların kullanılıyor olması bu kategorideki akıllı tekstillere örnek olarak verilebilir.
2. İkinci kategorideki tekstiller, daha çok elektronik bileşenler yerine kullanılırlar. Tekstiller algılayıcı ya da uyarıcılar gibi hizmet verirler. Ancak yine de sistemin bazı parçaları elektronik bileşenlerden oluşmaktadır. Bu kategoride yer alan tekstil kumaşları geliştirilen cihazın/sistemin çok önemli bir parçasını oluşturmakta ve ilk kategoriye kıyasla tekstil sisteme ilişkin çok daha fazla fonksiyonu yerine getirmektedir. Geleneksel tekstil üretim metotları (dokuma vb. gibi) ile geleneksel elektronik devre üretim metotları (baskılı devre kartı tasarımı gibi) bu kategoride birbiriyle harmanlanmış bir şekilde uygulanmaktadır.
3. Üçüncü kategoride ise, diğer kategorilerden farklı olarak tekstili tamamen akıllı hale getirme yaklaşımı ön plandadır ve tekstil içerisinde hiçbir elektronik bileşen mevcut değildir. Çok daha karmaşık fiber (iplik) seviyede elektronikleri yaratmak için çabalar 2000’li yılların başında başlamıştır. Bu kategoride hedeflenen çok daha üst seviye fonksiyonları fiber seviyede yerine getirebilmek ve özel ipliklerden ileri teknoloji akıllı tekstiller üretmektir. Akıllı mantık tahtaları ya da elektronik bileşenler (transistorlar gibi) yalnızca tekstil malzemeleri kullanılarak üretilmektedir.

Literatürde akıllı tekstillerin pek çok farklı sınıflandırması bulunmaktadır. Akıllı malzeme sınıfı içerisinde yer alan tekstillerin; algılama, harekete geçirme ve yönetme birimlerinden meydana geldiğini belirten Tao, tekstillerin gösterdiği tepkiye göre akıllı tekstilleri pasif, aktif ve çok akıllı olacak şekilde sınıflandırmıştır.

• Pasif akıllı tekstiller, çevreden gelen etkileri algılayabilen tekstillerdir.
• Aktif akıllı tekstiller, çevreden gelen etkileri algılayabilen ve tepki gösterebilen tekstillerdir.
• Çok akıllı tekstiller ise, çevreden gelen etkileri algılayıp tepki göstermekle birlikte özelliklerini bu şartlara adapte edebilen tekstillerdir.

Faz Değiştiren Akıllı Tekstiller

Faz değiştiren materyaller belirli sıcaklık aralığında mevcut durumlarını değiştirme yeteneğine sahiptirler. Bir fazdan başka bir faza geçiş esnasında, ısıyı düşürebilen ve muhafaza edebilen; tam aksi faz değişimi halinde ise, muhafaza ettiği bu ısı enerjisini çevreye verebilen maddeler faz değiştiren maddeler olarak adlandırılmaktadırlar.

Isı depolama veya ısı düzenleme özelliğine sahip akıllı tekstilleri geliştirmek için bu faz değiştiren maddeler tekstil lif ve kumaşlara entegre edilmektedir. Böylece ısıl konfor sağlayan, ısıtma ve soğutma özelliğine sahip akıllı giysiler üretilebilmektedir.

Şekil Hafızalı Akıllı Tekstiller

Şekil hafızalı materyaller, genellikle ısı değişimi ya da kişinin fiziksel germe/baskı hareketi nedeniyle mevcut şekilden daha önceden karar verilmiş bir şekle form değiştirerek geçiş sağlarlar. Bu durum “hatırlama” olarak adlandırılmaktadır. Belli bir sıcaklık aralığında bu maddeler oldukça elastik bir davranış sergilemektedirler. Şekil hafızası etkisi temel olarak metalik alaşımlar ve polimerlerde gözlenmektedir.

Şekil hafızası etkisi aslında faz değişiminin bir sonucudur. Belli bir sıcaklık aralığında gerçekleşen faz değişimi esnasında şekil hafızalı polimerler eğer cam gibi bir yapıda ise, lastik benzeri bir yapıya dönüşmektedir. Benzer şekilde metalik alaşımların kristal yapısında da ısıya bağlı olarak değişimler meydana gelmekte ve sert ya da daha yumuşak, elastik bir yapıya dönüşmektedirler.

Elektronik Özelliklere Sahip Akıllı Tekstiller

Elektronik özellikli tekstiller “e-tekstil” olarak da adlandırılmaktadır. Elektronik bileşenler ve ara bağlantılarının kumaş içerisine dokunması/entegre edilmesi yöntemi ile tekstil ve elektronik bileşenler bir araya getirilmektedir. Bileşenler ve bağlantılar kumaş içerisine gömülü olduğundan daha az görünür hale gelmekte ve çevredeki objelerden kaynaklanacak fiziksel zararlardan da korunmuş olmaktadırlar.

Kromik Özellik Gösteren Akıllı Tekstiller

Estetik ve psikolojik açıdan önemli bir kriter olan renk; içinde bulunulan ortama, çevresel faktörlere, ışığın geliş açısına, miktarına vb. etmene göre değişiklik gösteren bir olgudur.

Renk değiştiren tekstiller, çevreden gelen uyaran etkisiyle renk değiştirebilen akıllı tekstil araçlarıdır. Bu araçların, tekstil araçlarının yapısına katılması sayesinde elde edilmektedirler. Birçok farklı renk değiştirme işleyişi mevcuttur fakat genellikle çevreden gelen uyaran etkisi ile meteryallerin sahip olduğu elektronların yoğunluğu veya moleküler yapısı değişim gösterir, renk değişir. Uyaran etkisi olmadığında ise, daha kararlı olabildikleri ilk hallerine dönmekte ve ilk renklerini almaktadırlar. Tepkimeyi başlatan etkilere göre başka şekillerde isimlendirilmektedirler.

Termokromik Boyalar

Kormik özellik taşıyan akıllı materyallerin bir alt sınıfı olan termokromik boyalar, önceki kısımlarda da bahsedildiği gibi, ısının etkisi ve renk değişmesi özelliklerine sahip materyallerdir. Çalışma konusu olarak tercih edilen termokromik boyaların türleri termokromik özelliğe sahip akıllı tekstiller ve örneklemeler bu kısımda daha detaylı olarak incelenecektir.

Termokromik materyallerin işleyişleri konusunda araştırma yapılmış, bu konuda akademik çalışmalardaki örnekler üzerinde inceleme sağlanmış ve bu materyallerin tekstil tasarımında elde edilebilecek potansiyel duruşa ilişkin çalışmalar örneklendirilmiştir.

Termokromik Sıvı Kristaller

Teknik olarak sıcaklık, sıvı kristallerin molekül yapısını ve dolaylı olarak bu kristallerden yansıyan ışığın dalga boyunu etkilemektedir. Bu nedenle sıcaklık değiştikçe yansıyan ışığın dalga boyu da değişmekte ve bu durum renk spektrumunda sürekli bir değişime sebep olmaktadır. Termokromik sıvı kristaller için de benzer durum söz konusudur. Sıcaklık arttıkça termokromik sıvı kristaller gökkuşağının daimi renk spektrumu boyunca renk değişimi göstermektedirler.

Leyko Termokromik Boyalar

Leyko termokromik boyalar farklı sıcaklıklara maruz kaldığında renk değiştiren dinamik boyalardır. Bu boyalar aktivasyon sıcaklığının altındaki değerlerde renkli, aktivasyon sıcaklığının üzerinde ise, ya tamamen şeffaf ya da çok silik renkte görünmektedirler. Renkler, aktivasyon sıcaklığının altında solmaya başlamakta ve aktivasyon sıcaklığı aralığında ise, soluk ara renklerde bulunmaktadırlar. Leyko termokromik boyalar genellikle -15°C ile 60°C aralığında renk değiştirebilmektedirler.

Sonuç

Akıllı tekstil malzemelerinin birçok tıp alanında, askeri alanda ya da spor sektöründe bilime dayanan çalışmalar ile başlamış olan süreçleri geldiğimiz noktada teknoloji ile bağlantısının da etkileriyle gündelik yaşamdaki kullanım kombinasyonlarına esin kaynağı olma yolunda ilerlemiş ve bu hususta örnek oluşturacak ürünlerin meydana gelmesi gündeme gelmiştir. Yapılan araştırmalar neticesinde geliştirilmiş olan akıllı tekstil çözümleri ise, günümüzde tekstil sektörünü büyük ölçüde etkileyen faktörlerden biri durumuna gelmiştir. Teknolojideki gelişimler ve gerçekleştirilen deneysel çalışmaların yanında son dönemlerde Türkiye’de de tasarımı yapılan ürünlerde günlük yaşama entegre olması sağlanan teknolojiler niteliğinde görülmektedir ve bu gelişmelerin tekstil ve hazır giyim sektörü için yüksek derecede önem taşıdığını ifade etmek mümkündür.