Textila muskler ökar kraften

Forskare har gett vanligt tyg förmåga att dra ihop sig likt muskelfibrer genom att belägga textil med ett elektroaktivt material. Teknologin öppnar upp nya möjligheter att i framtiden designa ”textila muskler” som exempelvis skulle kunna byggas in i kläder och göra det lättare för funktionsnedsatta personer att röra sig. Vår dröm är att i framtiden ha exoskelett som mer liknar klädesplagg, exempelvis ”running tights” som man kan bära under sina vanliga kläder, för att göra det lättare att gå när man blir äldre eller svagare av någon anledning, säger Edwin Jager, universitetslektor vid Sensor- och aktuatorsystem, institutionen för kemi, biologi och fysik vid Linköpings universitet. Detta med ”textila muskler” lät intressant så vi ringde upp Edwin.

Det här är tänkt i första hand för funktionsnedsatta och äldre personer?

Vi är fortfarande på grundforskningsbas. Vi ser framför oss att det kan stödja funktionsnedsatta och äldre med att ge dem mer kraft i lederna. Det blir likt en dräkt som kan hjälpa dem att gå eller liknande. Eller som armbågs- eller knäskydd. Så att de kan aktivt hjälpa till i de leder som är skadade. Men det ligger framför oss, vi är bara i starten ännu.

Hur mycket ström skulle ett sånt här knäskydd behöva?

Det beror på storleken av den ”textila muskeln”. Det är svårt att säga något exakt. Men det krävs endast en spänning av 1,5 – 2 Volt för att driva den. Själva strömmen beror helt på hur mycket elektroaktivt material vi kommer att använda oss av.

Tanken är att det sitter utanpå kroppen som klädesplagg och inte är något som man opererar in?

Tanken är kläder. Det kanske skulle gå att operera in, men vi ser inga sådana tillämpningar just nu.

Är det ett helt vanligt tyg ni använder er av?

Ja vi har använd oss av helt vanligt tyg, tillverkat med standard, industriella metoder som skickning och vävning och belagt det med ett elektroaktivt material. Nu har vi testat på cellulosabaserat tyg. Det är inte säkert att det är det optimala materialet då det är ganska styvt. Så vi kanske byter ut det mot något töjbarare som bärarmaterial. Vårt mål är att utgå från textilier. Det finns forskning där man använder lite mer exotiska material för att driva detta och sedan försöker de att väva in det. Vi har istället textiler som utgångspunkt. Det är även billigt att tillverka tyg. Det ska så långt som möjligt kunna tillverkas med befintlig teknologi.

En stickad ”textil muskel” i sträckt läge. Foto: Thor Balkhed/LiU

Vävs det på något speciellt sätt?

Inte i dagsläget. Vi använder oss av standard maskiner som används för att kommersiellt väva, eller sticka, tyg. Kanske längre fram om vi tar fram egna alternativa trådar. Det finns massor av olika vävningsmönster och vi ska se vilket mönster som passar bäst.

Ni skrev i ert pressmeddelande att: kraftutvecklingen blir högre när trådarna parallellkopplas…

När man stickar får man ett mer töjbart material än vid vävning. Man får mindre kraft men mer töjning.

Så beroende av var man ska ha kraften så kan man använda sig av olika teknik?

Absolut. Vi ska se mer på vilken typ av stickning och vävning som ger vilken typ av krafter.

Om det här slår väl ut, du tror inte att idrottsmän vill utnyttja det här då?

Det finns säkert de som vill det. En sorts materialdopning. Likt ”hajskinn” dräkterna som simmarna hade en gång i tiden. Men det är inget som vi siktar på. En annan marknad som är stor är försvaret. I framförallt USA provar man med robotdräkter som hjälper soldaterna att orka gå längre sträckor, fortare och bära mera vikt. Men vårt syfte är dock medicinskt. Men all forskning går åt två håll. Militär forskning används civilt och tvärtom. Vilket tyvärr bara är att acceptera.

Forskarna mäter den elektriska ledningsförmågan hos en stickad ”textil muskel”. Foto: Thor Balkhed/LiU

Det blir lite att det ena går ut på att skada och det andra på att reparera.

Ja om man ser det krasst. I det amerikanska försvaret forskar man nu mycket för att ta fram bättre proteser för att kunna hjälpa krigsveteraner.

Era produkter är det tänkt att man ska kunna bära under sina vanliga kläder?

Ja eller att det är ett helt klädesplagg. Men det kanske kan vara trevligare om de inte syns, kan jag tänka mig. Jag antar att om man har någon skada så vill man inte att det ska synas. Eller så blir det lite tufft att ha en sådan dräkt på sig.

Det beror väl på designen?

Det gör det. Det finns ett Danskt företag som gör hörapparater. De har designat dem som smycken. Det är ett smart sätt att se på det hela.

Kommer ni att patentera detta?

Det har vi inte gjort än. Konceptet känns lite för enkelt för att patentera. När vi hart gjort vissa konstruktioner och materialval kommer vi patentera dessa. Då kommer vi driva det kommersiellt på något sätt. Men forskningens främsta syfte är att dela med oss av vår kunskap.

Vi på svip tackar dig Edwin Jager för att du förklarat lite mer hur dessa textila muskler fungerar.

Bilden längst upp visar när Edwin Jager vid Linköpings universitet (höger) och Nils-Krister Persson vid Högskolan i Borås (vänster) monterar en ”textil muskel” i en uppställning av mätinstrument som mäter kraft.
Här kan du fördjupa dig i ämnet: http://advances.sciencemag.org/content/3/1/e1600327