MUSTER – Einfluss funktioneller Ausrüstungen von Textilien auf die Wiedergabequalität von unter Textilien verborgenen Gegenständen mit einer THz-Kamera (TMWAT 2010 FE 9025)

Aufgabenstellung

Bisher sind keine systematischen Untersuchungen des Transmissions- und Reflexionsverhaltens von Textilien im THz-Bereich von 300 µm bis 3 mm bekannt. Das Verbundprojekt  "MultispektraleTerahertztechnik" (MUSTER - 2010 VF 0008) wurden Mess- und Abtastverfahren mit innovativen technischen Teilkomponenten der Terahertztechnologie entwickelt. Der Einfluss funktionell ausgerüsteter Textilien auf die Wiedergabequalität von unter Textilien verborgenen Gegenständen mit einer THz-Kamera wurde im Teilprojekt TMWAT 2010 FE 9025 vom TITV Greiz untersucht.
Ziel des Teilprojekts war die Erstellung einer Datenbank, die die Beeinflussung der THz-Strahlung durch Feuchte und Effekte abbildet, welche durch neuartige, technische und moderne Textilien hervorgerufen werden. Das Ausnutzen dieser Maskierungseffekte birgt große Gefahr für die zivile Sicherheit, da gefährliche Güter gezielt getarnt werden könnten. Diese Effekte werden bestimmt und durch den Einsatz einer weiteren oder mehrerer Untersuchungsfrequenzen bzw. Falschfarbendarstellung enttarnt.
Das TITV Greiz entwickelte und wählte dazu funktionelle Textilien aus, welche die Bildgebung der THz-Kamera beeinflussen. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für angewandte Optik und Feinmechanik, Jena (IOF), wurden die definiert strukturierten und ausgerüsteten Textilien auf deren Absorption, Remission und Interferenz mit THz-Strahlung untersucht. Das Ergebnis der Untersuchungen zur THz-Absorptionsspektroskopie ist eine Bibliothek (Datenbank) mit der spektral abhängigen Absorption von textilen Materialien und Flächen in Abhängigkeit von der Webbindung, der Maschengröße, der Ausrüstung und insbesondere von den strukturiert eingearbeiteten vom TITV Greiz entwickelten ELITEX®-Garnen.

Lösungsweg

Im Projekt wurde die Wechselwirkung der THz-Strahlung mit Textilien untersucht. Hierfür ist eine exakte Charakterisierung der Textilien notwendig. Dabei muss die Formgebung stabil und nur definiert elastisch sein. Hierbei sind die Weberei und Flechterei die Technologien mit der höchsten strukturellen und mechanischen Anisotropie. Aufgrund ihres rechtwinkligen und flachen Aufbaus wurden für die Untersuchungen Gewebe als Basisstruktur verwendet. Diese Gewebe wurden aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt, welche die Bereiche  Bekleidung, EMV-Textilien, textilintegrierte Elektronik, Signalbearbeitung, Sicherheits- und Schutzbekleidung, sowie leitfähige und funktionelle Ausrüstungen und Drucke abbilden. Die Proben wurden durch das Fraunhofer IOF im Bereich 0,1 – 1,5 THz hinsichtlich ihres charakteristischen Absorptionsspektrums untersucht. Zusätzlich wurden gedruckte und gewebte Interferenzstrukturen umgesetzt, um eine gezielte Beeinflussung der THz-Strahlung zu erreichen.

Abb. 1: Mikroskopische Aufnahme von leitfähigem Garn ...
Abb. 1: Mikroskopische Aufnahme von leitfähigem Garn mit Monofilament und Atlasbindung
Abb 2: Mikroskopische 3D-Aufnahme, Laserstrukturierung ...
Abb. 2: Mikroskopische 3D-Aufnahme, Laserstrukturierung CNT auf Folie vs. Gewebe

Anwendungen

Die wirtschaftliche Bedeutung des Teilprojektes schließt neben dem Beitrag zur Entwicklung eines effizienten Kontrollsystems für Besucherkontrollen an sicherheitsrelevanten Gebäuden, Flughäfen, Grenzübergängen usw. auch die Erschließung weiterer Anwendungsmöglichkeiten der neuen Kameratechnologie ein. Mit der Untersuchung dieser Wechselwirkungen im THz-Bereich werden in Zukunft für die Prozesskontrolle für Trocknungs- und Entwässerungsprozesse in der Textilveredlung bzw. die Homogenität von Sprühbeschichtungen, Präparationen über Walzenantragssysteme und vielem mehr neue Methoden der Prozessüberwachung zur Verfügung stehen. Weiterhin können gezielte optische Effekte im Infrarot und im THz-Bereich durch Textilien weitere Anwendungsfelder darstellen.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Volkmar Reichmann

 
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