Flexibles Silizium für smarte Sportbekleidung

Das Start-up MC10 arbeitet mit Reebok zusammen, um leistungsfähige Sensoren für Athleten direkt in Textilien zu integrieren.

Flexible Elektronik, die eine ähnlich gute Rechenleistung wie normale, starre Chips besitzt, soll in einigen Jahren in die Bekleidung des Herstellers Reebok eingearbeitet werden. Der Sportartikelkonzern arbeitet dazu mit dem Start-up MC10 aus dem amerikanischen Cambridge zusammen, das dehnbares Silizium entwickelt hat. Ziel sind Kleidungsstücke, die über integrierte Sensoren Gesundheitszustand und Leistungsfähigkeit von Athleten in Trainings- und Erholungsphasen überwachen.

Reebok und MC10 nennen bislang noch keine genauen Produktdetails, haben aber ein Hauptziel: Die Schnittstelle zwischen Mensch und Elektronik soll nahtlos werden. "Wir wollen den Athleten mit mehr Informationen versorgen – und zwar so, dass die dafür notwendige Elektronik unsichtbar bleibt", sagt Paul Litchfield, Leiter der Abteilung "Advanced Concepts" bei Reebok.

Textilien mit eingebauter Elektronik sind bereits erhältlich – etwa ein Sport-BH aus leitfähigem Stoff, der den Puls seiner Trägerin misst. Dazu muss die Wäsche aber an ein Kästchen gekoppelt sein, das den Hauptteil der notwendigen Technik enthält – und die besteht aus den üblichen starren Chips.

Kleidung mit "anschmiegsamer" Elektronik, die dennoch leistungsmäßig regulärem Silizium ebenbürtig ist, würde gegenüber diesen Systemen viele Vorteile haben, meint David Icke, Chef von MC10. Zunächst könnten alle Bauteile direkt in ein Hemd eingenäht werden – oder in eine Ummantelung, die direkt auf der Haut platziert wird.

Solche Komponenten passen sich an den Körper an und haben engeren Hautkontakt. Transistoren, die Signale verstärken und verarbeiten können, lassen sich direkt einbauen, was die Empfindlichkeit erhöht. So würde der Träger ein deutlich genaueres Bild erhalten. "Es ist nicht so, als würde man ein Gerät mit Ecken und Kanten tragen, das am Körper befestigt ist", sagt Litchfield.

Ein solches Athleten-Sportsystem könnte auch weitere Sensoren und Mikroprozessoren enthalten, die verschiedene gesundheitliche Aspekte des Körpers messen: elektrische Aktivität von Herz und Nervensystem, pH-Wert des Schweißes, Blutdruck, Gangart oder Stress auf den Gelenken. Die Daten könnten dann zu einem Gesamtbild des Stoffwechsels und der Leistungsfähigkeit des Sportlers verknüpft werden. Das Ergebnis würde anschließend an einen Computer gefunkt - oder andere Geräte. MC10 hofft, erste Produkte in ein bis zwei Jahren auf den Markt bringen zu können.

MC10 wurde von John Rogers gegründet, Professor für Materialwissenschaften an der University of Illinois. Er hat bereits Sensoren, Prozessoren und LEDs basierend auf Silizium und leichtgewichtigen, flexiblen und sogar dehnbaren Materialien entwickelt. Wie konventionelle Siliziumchips sind sie schnell und effizient. Andere flexible Elektronik, basierend organischen Halbleitern, ist langsamer und leistungshungriger. Doch die Technik verbessert sich gerade: Forscher am PARC-Labor der Firma Xerox haben bereits ein druckbares Sensorband für das US-Militär entwickelt, das sich im Inneren von Helmen anbringen lässt, um die Stärke von Explosionen, die Körpertemperatur und andere Daten aufzuzeichnen. Transistoren zur Verarbeitung sind enthalten.

Die MC10-Komponenten werden hergestellt, indem zunächst sehr dünne Siliziumstreifen ausgeätzt werden. Anschließen werden sie auf ein flexibles Substrat gedruckt. Dies macht es möglich, dass Bauteile sich an unebene Oberflächen wie die menschliche Haut anpassen können. MC10 arbeitet auch daran, Elektronik für die Schnittstelle zwischen dem empfindlichen inneren Gewebe des Menschen und chirurgischen Instrumenten wie Ballon-Kathetern zu entwickeln. "Vom Standpunkt der Mechanik und der Materialwissenschaften aus gibt es viele grundlegende Probleme, die sich Innen wie Außen am Körper ähneln."

Je schneller flexible Elektronik ist, desto wahrscheinlicher wird auch die Idee eines tragbaren Computers. Juan Hinestroza, der das Textiles Nanotechnology Laboratory der Cornell University leitet, sieht das auch so. "Das waren einst unmögliche Träume, doch nun können wir Hochleistungselektronik auf flexiblen Substraten aufbauen." Er glaubt ebenfalls, dass die Schnittstellen zwischen Elektronik und Textilien unsichtbar werden. (bsc)