AI‑förbättrad bärbar teknik kan få integrationer i bilar, möbler och till och med rymddräkter

Bärbar teknik får mycket uppmärksamhet i takt med att teknologin utvecklas, konsumenterna blir mer medvetna om sin hälsa och statliga initiativ främjar välbefinnande.

Fitnessspårare och smartklockor är de mest populära bärbara enheterna, och de ser en ökande efterfrågan, med studier som visar att 35% av amerikanska vuxna använder bärbara enheter. När det gäller åldersgrupper är användningen så hög som 40% bland 18‑ till 34‑åringar och 25% för vuxna över 65 år.

Men det är inte hela omfattningen av bärbar teknik. Ett växande segment av bärbar teknik är elektroniska textilier (e‑textilier) eller smarta textilier. 

E‑textilier avser kombinationen av elektronik med textilier för att skapa ”smarta” textilprodukter. Dessa e‑textilier har förmågan att på något sätt spela in, analysera, lagra, skicka och visa data.

Eftersom vi är i kontakt med textilier under större delen av våra liv är det logiskt att göra våra kläder intelligenta. 

Uppvärmda kläder och filtar är några av de mest populära produkterna i denna kategori och har betydande kommersiella marknader. Men variationen av e‑textilier är ganska bred, och omfattar allt från sängkläder till kläder och bandage till industriella tyger, med nya produkter som dyker upp hela tiden.

Innovationer inom nästa generations bärbar teknik

Många tillvägagångssätt har använts för att utveckla och designa e‑textilier, inklusive användning av ledande polymerer och formminnespolymerer. Smart textilier använder också tyg som tillåter att elektroniska komponenter som sensorer, batterier och lampor kan integreras i dem. 

I dessa smarta kläder är kopplingen mellan energi och textilier mycket betydelsefull, eftersom de alla i praktiken involverar någon form av energitransfer. Detta kan vara antingen mellan materialet och människokroppen eller mellan materialet och en extern stimulans.

Nu beror smarta textilers förmåga att svara på externa effekter på faktorer som temperatur, fuktinnehåll och tryck. Dessa faktorer är främst relaterade till materialet och beror på typ av fiber, dess egenskaper, konstruktion och garnstruktur.

Sedan finns det enheter som solceller, lysdioder, fälteffekttransistorer och fotovoltaiska enheter som integreras i textilier och kräver energi för att fungera. De möjliggör också för e‑textilier att samla in och lagra energi.

Idag används smarta textilier i stor utsträckning inom hälsohantering för att övervaka fysiologiska tecken, tryck och kroppens acceleration. För detta används sensorer för att analysera bioflytande ämnen. Sensorer i elektroniska textilier används för signalomvandling och kan övervaka bärarens hjärtfrekvens, blodtryck och rörelse. De kan till och med ansluta till mobilappar via Bluetooth för att kontrollera temperatur. 

E‑textilprodukter utforskas också aktivt för att fånga kroppsrörelser, reglera kroppstemperatur, spåra hälsodata, förbättra säkerhet, förebygga sjukdomar och erbjuda personliga behandlingar.

Även om de inte är lika populära som annan bärbar teknik som fitnessspårare eller smartklockor, gör smarta textilier fortfarande framsteg i verklig adoption. Ett framträdande nyligt exempel är klänningen som blev viral på TikTok för att byta färg från vit till rosa i solen. 

Det New York‑baserade modevarumärket PH5 använder sina innovativa garn för att sticka dessa klänningar som blir ljusrosa och blå i solen. Dessa klänningar är en del av PH5:s UV‑reaktiva kollektion, som också inkluderar färgskiftande kjolar, skjortor och koftor. 

Detta är dock inte helt nytt, eftersom liknande färgskiftande plagg har funnits, som den värmereaktiva Hypercolor‑klädseln från 1990‑talen.

Andra exempel på smarta kläder inkluderar LED‑klänningen som sångerskan Katy Perry bar, som lyser upp i färger och mönster. Sedan finns solenergidrivna kläder som integrerar solpaneler i kappor och klänningar för att utnyttja solenergi för att ladda mobila enheter.

Fitnessklädesmärken använder också sensorer för att spåra muskelaktivitet, andning och hjärtfrekvens för att ge träningsentusiaster och idrottare värdefull data. Här erbjuder märken som Under Armour (UA ) (UAA ) och Hexoskin allmänheten smarta kompressionsplagg för att optimera prestation och återhämtning. 

Det finns till och med hållningskorrigerande skjortor som har sensorsystem och haptisk återkoppling för att upptäcka dålig hållning och skicka påminnelser om att justera den.

Till och med artificiell intelligens (AI) används i ökande grad i bärbar teknik för att samla in och analysera hälsodata samt ge varningar och rekommendationer till användare. AI‑aktiverade wearables kan hjälpa till med tidig upptäckt av tillstånd som högt blodtryck, anpassa behandlingsplaner baserat på unik data och meddela användare om förändringar i viktiga hälsomått. Smarta innersulor och smarta kläder använder AI.

High‑tech-kläder medför dock utmaningar när det gäller att säkerställa tygens komfort och flexibilitet. Dessutom måste tyget kunna stå emot vad ett typiskt textilmaterial utsätts för, såsom vävning, tvätt och skrynklor, utan att skadas. 

Dessa problem utgör en stor utmaning för e‑textil att övervinna, vilket forskare ständigt försöker lösa för att göra smarta kläder livskraftiga. Redan förra året skapade forskare vid Boston University ett nytt textilmetamaterial för mer exakt datainsamling med större flexibilitet.

Metamaterial är ett material som är designat för att ha egenskaper som inte finns i naturen. Det kan också mönstras på kläder för att utveckla ett batterifritt nätverk av sensorer, övervaka viktiga kroppssignaler och behålla funktion även under vattenexponering.

Från löpare till simmare ger detta sofistikerade nätverk av sensorer, sömlöst integrerat i kläder som kontinuerligt spårar kroppssignaler i realtid, dem en mängd information utan att avbryta aktiviteter, noterade studiens medförfattare Xia Zhu.

Forskarna designade också ett kroppsområdesnätverk (BAN), som består av lappar av textilmetamaterial tillverkade av samma kablar som förser dig med internet. Dessa lappar kan sömlöst sys in i kläder.

Utnyttja AI för att förbättra smarta kläders kapabiliteter 

Medan värmande e‑textilier som elektriska filtar och värmedynor används i stor utsträckning för termisk komfort, lindring av smärta och energibesparing, kan långvarig uppvärmning ge upphov till oro för värmerelaterade sjukdomar såsom brännskador eller hypertermi.

Äldre, i synnerhet, är mer mottagliga för värmerelaterade skador på grund av minskad värmesensitivitet. För de som bor på äldreboenden eller i assisterade boenden kan de inte alltid övervakas av vårdgivare, vilket gör dem sårbara för höga temperaturer.

Dessutom har det, trots alla framsteg inom detta område, varit svårt att uppnå konsumenttillfredsställelse på grund av olika termiska behov. 

För att ta itu med dessa specifika problem har forskare från School of Fashion and Textiles, The Hong Kong Polytechnic University, och Laboratory for Artificial Intelligence in Design designat en ”smart” jacka som har färgskiftande och värmegenererande garn samt miljösensorer.

Den intelligenta termokromiska värmande e‑textilen, som syftar till att öka termisk komfort och minska risken för överhettning, visar stor potential för bärbara hälsoapplikationer.

Publicerad i ACS Applied Materials & Interfaces (AMAT ) ¹ tidigare i år, beskriver studien med titeln ”Intelligent Thermochromic Heating E-Textile for Personalized Temperature Control in Healthcare” den bärbara tekniken som involverar ett tyg som integrerar ledande garn, polymeroptisk fiber (POF) och temperaturinducerad färgskiftande garn (TIDY) för att visualisera temperaturförändringar och säkerställa effektivitet.

Det nya e‑textilet som forskarna skapat för den intelligenta värmejackan innehåller två typer av termokromiskt garn och silverbelagt garn. Det silverbelagda garnet värmer jackan med mindre volym och mer flexibilitet än konventionellt använt kolfiber. 

Systemet är också utrustat med omgivningssensorer, mikrokontroller och Bluetooth‑anslutning för att erbjuda omfattande intelligenta värmelösningar. 

Teamet utrustade dessutom jackan med ett AI‑baserat temperaturkontrollsystem som gör att det nya tyget kan optimera för personlig komfort genom att värma bäraren utan att överhetta. Det ger också omedelbara temperaturavläsningar för enkel övervakning och färgindikatorer för äldrevårdare. 

AI‑modellen tränas på data från 50 testpersoner med olika kön, åldrar och kroppstyper för att bestämma optimal värmetemperatur. Deltagarna identifierade perfekta värmeinställningar för sig själva i miljöer med olika luftfuktighet, temperatur och vindhastighet.

När den testades visade jackan lovande resultat, med garn som exakt indikerade värmetemperatur. Det vävda ljusgivande värmetyget demonstrerade också färgskiftningseffekten där tygytan förändrades från ljuslila till starkt rosa i en upplyst miljö via TIDY som svar på temperaturförändring. 

Färgen på garnet som skiftar från lila till rosa indikerar en värmetemperatur över 30 °C (86 °F), vilket möjliggör enkel temperaturövervakning under dagen och ger en säkerhetsfunktion för bäraren.

Polymeroptisk fibergarn avger samtidigt ett rött, gult eller blått sken i mörka miljöer för att indikera temperaturer på 50 °C (122 °F), 40 °C (104 °F) respektive 30 °C (86 °F).

Enligt avläsningarna från en tabell i studien visade tyget som forskarna skapade mycket högre mjukhet, flexibilitet, töjbarhet och värmeisolering jämfört med kommersiella vävda POF‑ och stickade POF‑textilier. Polymeroptisk fiber (POF) är tillverkad av plastpolymerer och används för datakommunikation och sensortillämpningar. 

Dessutom förutsåg dess AI‑komponent en bekväm temperatur och gav konstant värme för bäraren, även när miljön förändrades.

Resultaten tyder på att det utvecklade tyget är lämpligt för tillämpningar inom personlig uppvärmning och hälso‑textilier, vilket säkerställer komfort och anpassningsförmåga. Den realtidsjustering av temperatur gör det dessutom mycket fördelaktigt för att ge jämn värme till äldre användare.

Dock är en jacka bara ett av användningsfallen för e‑textilen, eftersom teamet i framtiden ser dess potential i olika andra tillämpningar, inklusive uppvärmda bilsäten, möbler och till och med rymddräkter.

Framhävda börsnoterade amerikanska företag inom e‑textilier

E‑textilier har enorm potential, vilket återspeglas i deras globala marknadsstorlek som låg på omkring 1 miljard dollar 2019 och sedan har vuxit till nästan 5 miljarder dollar 2024. Det förväntas dessutom överstiga 29 miljarder dollar år 2033. Denna integration av teknik i tyger lockar ökande efterfrågan från sektorer som konsumentelektronik, sportkläder och hälso‑vård.

Låt oss titta närmare på ett framstående namn i sektorn som ligger i framkant när det gäller att integrera avancerade material och teknologier i textilier.

1. DuPont de Nemours, Inc.

Den teknikbaserade material- och lösningsleverantören DuPont de Nemours (DD ) har gjort stora framsteg i utvecklingen av ledande bläck och flexibla material som är väsentliga för e‑textilapplikationer.

Genom ständig innovation möjliggör företaget anslutning, smarta teknologier och nästa generations halvledarchips, omvandlar mobilitet genom att driva fram elfordon, adresserar vattenbrist med lösningar för rent vatten och möjliggör hållbara byggnader.

Företaget verkar genom ett par huvudsegment, där dess Electronics & Industrial‑segment levererar differentierade material och system för en rad konsumentelektronik, inklusive mobila enheter, monitorer, PC‑ar och elektronik som används i olika industrier, samt tillverkning och förpackning av halvledare och integrerade kretsar. Det erbjuder också lösningar för termisk hantering och elektromagnetisk avskärmning utöver metalliseringsprocesser.

Dess Water & Protection‑segment erbjuder lösningar för vattenrening och separation samt arbetarsäkerhet. Företaget tillhandahåller också material till energi-, rymd-, medicinsk förpacknings- och byggindustrier.

DuPont levererar också tyger, fibrer och nonwovens för prestanda, skydd och mångsidighet. Med sina högpresterande material, som inkluderar KEVLAR, NOMEX, TYVEK och TYCHEM, erbjuder DuPont ballistiskt och skärskydd, brandsäkerhet, andningsbar barriärskydd och kemiskt skydd.

Dessa material har en rad egenskaper. Kevlar är ett värmebeständigt, syntetiskt och lättviktigt fiber som ger hög draghållfasthet. Nomex är ett naturligt värme‑ och flammresistent fiber, medan Tyvek är lätt, hållbart och motståndskraftigt mot vatten, nötning och bakteriell penetration.

Nu, med ett börsvärde på 35,25 miljarder dollar, handlas DuPont‑aktier för närvarande till 84,32 $, upp 10,58 % år‑till‑datum. Företaget har en EPS (TTM) på 1,77, ett P/E‑förhållande (TTM) på 47,74 och en utdelningsavkastning på 1,80 %.

Tidigare i månaden rapporterade DuPont finansiella resultat för Q4 2024, som visade en nettoomsättning på 3,1 miljarder dollar, en ökning med 7 %, vilket motsvarade den organiska försäljningstillväxten jämfört med föregående år. Regionellt var den organiska försäljningstillväxten högst i Asien‑Stilla havet med 11 %, följt av 5 % tillväxt i USA och Kanada, och sedan 1 % organisk försäljningstillväxt i EMEA.

När man talar om denna ”starka finansiella prestation” påpekade VD Lori Koch den fortsatta styrkan företaget ser i elektronikens slutmarknader och Water & Protection‑segmentet.

GAAP‑EPS från pågående verksamhet under kvartalet var -0,17 $, medan justerad EPS var 1,13 $. Kassaflöde från operativa aktiviteter uppgick till 564 miljoner dollar, och transaktionsjusterat fritt kassaflöde var 455 miljoner dollar. 

Under denna period visade DuPont också upp sitt omfattande sortiment av avancerade kretsmaterial och AI‑lösningar på Taiwan Printed Circuit Association (TPCA)‑mässan.

“Som en kraftkälla inom avancerade interconnect‑ och termiska hanteringslösningar är vi dedikerade till att förbättra databeräkning och möjliggöra dataöverföringshastighet och tillförlitlighet, vilka båda är kritiska för AI‑funktioner.”

– Yuan Yuan Zhou, Global Business Director, Advanced Circuit & Packaging, DuPont

För hela år 2024 rapporterade DuPont en nettoomsättning på 12,4 miljarder dollar, GAAP‑EPS på 1,77 $, justerad EPS på 4,07 $ och fritt kassaflöde på 1,8 miljarder dollar.

“Jag är nöjd med våra solida resultat för fjärde kvartalet, som avslutade ett starkt år av finansiell prestation, och vi ser fram emot att föra denna momentum in i 2025.”

– CFO Antonella Franzen.

För det första kvartalet i år uppskattar företaget att nettoomsättningen blir strax över 3 miljarder dollar och justerad EPS blir 0,95 $ per aktie. 

För hela år 2025 är uppskattningarna 12,8 till 12,9 miljarder dollar i nettoomsättning, operativ EBITDA i intervallet 3,325 till 3,375 miljarder dollar, och justerad EPS mellan 4,30 och 4,40 $ per aktie.

Slutsats

Sedan bärbar teknik blev mainstream för ett halvt sekel sedan har den gjort stora framsteg både i antagande och utveckling. Den har snabbt utvecklats från enkla fitnessspårare till sofistikerade hälso‑lösningar, som lovar större bekvämlighet och förbättrat välbefinnande. 

Inom bärbar teknik driver smarta textilier, i synnerhet, gränserna för innovation genom att integrera avancerade material och intelligenta system i tyger. Betydande framsteg inom fibrer och teknik har förvandlat våra vardagliga klädesplagg till responsiva verktyg som låter oss reglera temperatur, övervaka hälsa och miljö, erbjuda skydd och personifiera komfort.

Den senaste forskningen från Hongkong‑forskare markerar ett betydande steg inom e‑textilområdet som integrerar termokromiska garn, polymeroptiska fibrer och AI‑driven temperaturkontroll. Med sin intelligenta värmejacka erbjuder forskningen en lovande lösning inte bara för äldre och andra sårbara grupper utan även potentiella tillämpningar i andra industrier. Studien understryker också vikten av fortsatt forskning i kombinationen av AI med tygteknik.

Detta är dock bara början. Allteftersom tekniken blir ännu mer avancerad och forskare förfinar dessa innovationer kan vi förvänta oss att smarta kläder blir en vanlig företeelse i våra dagliga liv, precis som andra bärbara tekniker som smartklockor har blivit, vilket leder till en mer intuitiv och hälsomedveten framtid.

Klicka här för en lista över de främsta bärbara hälso‑spårningsföretagen.