Zelfkoelende vlechten voor slimme en empathische e-textiel
Woorden als 'AI', 'algoritmes' en 'virtuele realiteit' roepen vaak meer angst dan hoop op; steeds meer mensen voelen zich buitengesloten doordat technologie zich razendsnel ontwikkelt. Draagbare, mensgerichte innovaties kunnen die kloof dichten door de warmte en vertrouwdheid van menselijke aanraking terug te brengen in onze apparaten.
Innovatie die we kunnen aanraken
De mogelijkheden van technologie om ons leven te verbeteren zijn groter dan ooit, maar moeilijke interfaces, abstracte digitale concepten en steile leercurves ontmoedigen juist de groepen die er het meest baat bij zouden hebben: ouderen, kinderen en mensen met beperkte digitale vaardigheden. Dat komt niet alleen door een gebrek aan technische kennis, maar ook doordat deze technologie vaak ontwikkeld wordt zonder voldoende empathie voor de eindgebruikers.
Draagbare technologieën die in textiel worden geïntegreerd, kunnen daar verandering in brengen. Textiel is de meest universele technologie die we kennen: iedereen komt dagelijks in contact met kleding en stoffen, en precies daarom is het een ideale brug tussen de fysieke en digitale wereld. Door technologie te verweven in iets dat zo vertrouwd aanvoelt, creëren we hulpmiddelen die natuurlijk, intuïtief en toegankelijk zijn. Stel je voor dat je nieuwe digitale vaardigheden leert via een apparaat dat niet anders voelt dan de kleren die je draagt. Zulke ontwerpen kunnen de voordelen van moderne technologie openstellen voor iedereen, waarbij angst en verwarring worden omgezet in vertrouwen en verbondenheid.
In dit project realiseerden we een textiel-geïntegreerde thermoelectrische technologie die volledig in draagbare elektronische apparaten kan worden ingebouwd. De technologie biedt haptische warmte- en koudefeedback en kan tegelijk elektriciteit genereren uit temperatuurverschillen, waardoor andere slimme mechanismen binnen het "draagbare elektronische apparaten"-ecosysteem van energie worden voorzien.
Waarom Thermo-elektrisch
Thermo-elektrische materialen zijn super interessant voor draagbare technologie omdat ze stil, compact en volledig bewegingsloos werken. Het geheim zit in de overgangen tussen twee verschillende soorten geleiders, een negatieve (N) en een positieve (P). Op zo'n overgang kan warmte en elektriciteit rechtstreeks in elkaar worden omgezet. Dat heet het Peltier-effect. Wanneer er stroom loopt van N naar P, wordt warmte opgenomen: dat stuk koelt dus af. Loopt de stroom verder van P naar N, dan komt er warmte vrij: daar krijg je verwarming. Door meerdere N en P stukjes na elkaar te schakelen, krijg je zones die actief koelen en zones die actief verwarmen.
Een groot voordeel is dat de werking heel eenvoudig kan worden omgekeerd: verander je de stroomrichting, dan wisselen de koel- en verwarmingszones onmiddellijk van plaats. Nog opvallender is dat, wanneer je geen stroom aanlegt maar in plaats daarvan een temperatuurverschil creëert, er vanzelf een elektrische stroom door het materiaal gaat lopen. Met andere woorden: hetzelfde ontwerp kan niet alleen actief koelen en verwarmen, maar ook energie opwekken. Dat maakt thermo-elektrische systemen uitzonderlijk veelzijdig en bijzonder geschikt voor draagbare elektronische apparaten.
Een Gevlochten Thermo-elektrisch Textiel
In ons toestel wordt dit principe gerealiseerd met een thermo-elektrisch garen, opgebouwd uit afwisselende stukjes koolstofvezel en nikkel-gecoate koolstofvezel. Die opeenvolgende segmenten vormen de nodige materiaalovergangen rechtstreeks in het garen. Wanneer zo'n garen in een textielstructuur wordt geïntegreerd, kan het lokaal het Peltier-effect oproepen.
Het garen verwerkt in een circulair gevlochten structuur rond een kern van geheugenmetaal. Het vlechtwerk bestaat uit 12 strengen, met een floatlengte van 3. In deze configuratie worden de N-P-overgangen op een herkenbare manier in het vlechtwerk geplaatst: telkens wanneer het garen over het oppervlak gaat, bevindt de overgang zich midden in de float, terwijl de volgende overgang zich net onder het oppervlak, richting de geheugenmetaal-kern, nestelt.
Het resultaat is een regelmatige schakeling van thermo-elektrische zones, volgens de bekende Peltier-configuratie, waarbij verwarming en koeling aan tegenovergestelde zijden van het textiel plaatsvinden. Wanneer het systeem in de verwarmingsmodus staat, kan de geheugenmetaal actuator daardoor efficiënt worden geactiveerd, waardoor de draad samentrekt en er een trekkracht in het garen ontstaat. Wanneer de stroomrichting echter wordt omgekeerd, wisselen de verbindingspunten van functie en ontstaan er koelzones die het herstel van de geheugenmetaal ondersteunen, zodat deze snel weer klaar is voor een volgende actuatie. Op die manier ontstaat een slim, herbruikbaar en herconfigureerbaar systeem waarin textiel, thermoelektrische materialen, en actuatie naadloos samenkomen.
Naar intuïtieve en mensgerichte draagbare systemen
Dit onderzoek vertrok vanuit de overtuiging dat draagbare technologie intuïtief, licht en naadloos geïntegreerd moet zijn in het dagelijks leven. Met het ontwikkelen van een proefmodel waarin thermo-elektrische garens in een gevlochten textielmantel zijn geïntegreerd, is aangetoond dat actieve koeling de prestaties van geheugenmetaal-actuatoren kan verbeteren en draagbare elektronische apparaten comfortabeler en veelzijdiger kan maken.
De resultaten van de materiaalkundige tests in dit proefschrift laten zien dat deze richting veel potentie heeft, maar ook duidelijke uitdagingen blootlegt op het gebied van materiaalefficiëntie, thermisch rendement en mechanische stabiliteit. Hoewel verdere optimalisatie nodig is, vormt dit werk een eerste bewijs van de kracht van geïntegreerde textielbenaderingen. Het toont aan dat haptische draagbare elektronische apparaten niet alleen technischer, maar ook mensgerichter ontwikkeld kunnen worden.
Door technologie dichter bij de gebruiker te brengen, opent dit onderzoek een pad naar draagbare elektronische apparaten die intuïtiever, betekenisvoller en uiteindelijk meer verweven raken met de menselijke ervaring. Het biedt daarmee een inspiratie voor toekomstige ontwerpen waarin functionaliteit en gebruikerservaring hand in hand gaan.
Bibliografie
[1] C. Lexcellent, Some General Points about SMAs, ch. 1, pp. 1–9. John Wiley & Sons, Ltd, 2013.
[2] D. Rowe, CRC Handbook of Thermoelectrics. CRC Press, 1995.
[3] TexMind UG, “TexMind Braiding Machine Configurator.” https://www.texmind.com/, 2022. Rev
2022-02-09. Dresden, Germany.
[4] F. F. J. Luji, K. T. Teo, S. Tan, and H. Yoong, “Heating and cooling mechanisms for SMA actuator
- a brief review,” Transactions on Science and Technology, vol. 8, no. 3-3, pp. 425–431, 2021. UMS
Colloquium on Fundamental Research and Applications 2020 (UMS Co-FA2020).
[5] Y. Lu, X. Fan, J. Luo, W. Liu, and L. Zhao, “Application of thermoelectric cooling on chip thermal
management,” Kuei Suan Jen Hsueh Pao/Journal of the Chinese Ceramic Society, vol. 53, pp. 849
– 861, apr 2025.
[6] M. Jancer, “Review: Embr wave.” https://www.wired.com/review/embr-wave/, Feb 2020. Accessed: 2025-05-03.
[7] Y. Jing, M. Du, P. Zhang, Z. Liang, Y. Du, L. Yao, H. Chen, T. Zhang, and K. Zhang, “Advanced
cooling textile technologies for personal thermoregulation,” Materials Today Physics, vol. 41, 2024.
[8] U. Sajjad, K. Hamid, T. ur Rehman, M. Sultan, N. Abbas, H. M. Ali, M. Imran, M. Muneeshwaran,
J.-Y. Chang, and C.-C. Wang, “Personal thermal management - a review on strategies, progress,
and prospects,” International Communications in Heat and Mass Transfer, vol. 130, 2022.
[9] D. T. Duy, V. N. Duy, N. T. Tan, V. M. Dien, and P. H. Binh, “A comprehensive review of
advances in thermoelectric generators: Novel materials and enhanced applications for sustainable
transportation,” International Journal of Thermofluids, vol. 25, 2025.
[10] A. Bhattacharyya, D. C. Lagoudas, Y. Wang, and V. K. Kinra, “Thermoelectric cooling of shape
memory alloy actuators: theoretical modeling and experiment,” in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, vol. 2427, pp. 198 – 217, 1995.
[11] A. Bhattacharyya, D. Lagoudas, Y. Wang, and V. Kinra, “On the role of thermoelectric heat transfer in the design of sma actuators: Theoretical modeling and experiment,” Smart Materials and
Structures, vol. 4, no. 4, pp. 252 – 263, 1995.
[12] A. Bhattacharyya and D. Lagoudas, “Thermoelectric shape memory alloy actuators and the issue
of thermomechanical coupling,” in Journal De Physique. IV : JP, vol. 7 of 5, pp. C5–673–C5–678,
1997.
[13] D. Lagoudas and A. Bhattacharyya, “Modeling of thin layer extensional thermoelectric sma actuators,” International Journal of Solids and Structures, vol. 35, no. 3-4, pp. 331 – 362, 1998.
[14] M. M. Khan, D. C. Lagoudas, and O. K. Rediniotis, “Thermoelectric sma actuator: Preliminary
prototype testing,” in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering,
vol. 5054, pp. 147 – 155, 2003.
[15] O. J. Godard, M. Z. Lagoudas, and D. C. Lagoudas, “Design of space systems using shape memory
alloys,” in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, vol. 5056, pp. 545
– 558, 2003.
[16] G. S. Bushnell, D. Arbogast, and R. Ruggeri, “Shape control of a morphing structure (rotor blade)
using a shape memory alloy actuator system,” in Proceedings of SPIE - The International Society
for Optical Engineering, vol. 6928, 2008.
[17] J. Abadie, N. Chaillet, C. Lexcellent, and A. Bourjault, “Thermoelectric control of shape memory
alloy microactuators: A thermal model,” in Proceedings of SPIE - The International Society for
Optical Engineering, vol. 3667, pp. 326 – 336, 1999.
[18] J. Abadie, N. Chaillet, and C. Lexcellent, “An integrated shape memory alloy micro-actuator controlled by thermoelectric effect,” Sensors and Actuators, A: Physical, vol. 99, no. 3, pp. 297 – 303,
2002.
[19] J. Abadie, N. Chaillet, and C. Lexcellent, “Bending model of an integrated sma micro-actuator,”
Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 15, no. 8, pp. 601 – 609, 2004.
[20] J. Abadie, N. Chaillet, and C. Lexcellent, “Modeling of a new sma microactuator for active endoscopy
applications,” in IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline), vol. 12, 2006.
[21] J. Abadie, N. Chaillet, and C. Lexcellent, “Modeling of a new sma micro-actuator for active endoscopy applications,” Mechatronics, vol. 19, no. 4, pp. 437 – 442, 2009.
[22] S. Jeong, G. Kim, S. Im, W. Jang, and K. Lee, “A study on control of shape memory alloy wire
used in actuator of soft gripper,” in 39th International Symposium on Robotics, ISR 2008, pp. 672
– 675, 2008.
[23] A. Shelyakov, D. Rozhkov, N. Sitnikov, A. Menushenkov, A. Timofeev, and M. Berezin, “Micromechanical device based on amorphous-crystalline tinicu alloy,” in Materials Today: Proceedings, vol. 4
3, pp. 4870 – 4874, 2017.
[24] Y. Luo, T. Takagi, S. Maruyama, and M. Yamada, “A shape memory alloy actuator using peltier
modules and r-phase transition,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 11,
no. 7, pp. 503 – 511, 2000.
[25] T. Yambe, S. Amae, S. Maruyama, Y. Luo, H. Takagi, S.-S. Nanka, A. Tanaka, N. Kamiyama,
R. Ohi, K. Tabayashi, H. Takeda, M. Yamada, and S.-I. Nitta, “Application of a shape memory
alloy for internal artificial organs,” Journal of Artificial Organs, vol. 4, no. 2, pp. 88 – 91, 2001.
[26] S. Maruyama, R. Ibuki, S. Sakai, M. Yamada, M. Sato, T. Yambe, T. Takagi, Y. Luo, and M. Behnia,
“Development of a novel artificial heart muscle using thearmoelectric actuators,” International Journal of Heat and Technology, vol. 19, no. 2, pp. 75 – 80, 2001.
[27] T. Yambe, Y. Shiraishi, M. Yoshizawa, A. Tanaka, K.-I. Abe, F. Sato, H. Matsuki, M. Esashi,
Y. Haga, S. Maruyama, T. Takagi, Y. Luo, E. Okamoto, Y. Kubo, M. Osaka, S. Nanka, Y. Saijo,
Y. Mibiki, T. Yamaguchi, M.-I. Shibata, and S. Nitta, “Artificial myocardium with an artificial
baroreflex system using nano technology,” Biomedicine and Pharmacotherapy, vol. 57, no. SUPPL.
1, pp. 122 – 125, 2003.
[28] Y. Luo, K. Yakuma, T. Takagi, and S. Maruyama, “Thermal responses of a thermoelectric sma
manipulator,” International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, vol. 19, no. 1-4,
pp. 303 – 307, 2004.
[29] K.-J. Cho and H. H. Asada, “Design of a multi-axis sma actuator arrays using segmented binary
control,” in American Society of Mechanical Engineers, Dynamic Systems and Control Division
(Publication) DSC, vol. 73 2 PART B, pp. 1353 – 1358, 2004.
[30] B. Selden, K.-J. Cho, and H. H. Asada, “Segmented binary control of shape memory alloy actuator
systems using the peltier effect,” in Proceedings - IEEE International Conference on Robotics and
Automation, no. 5, pp. 4931 – 4936, 2004.
[31] B. Selden, K.-J. Cho, and H. H. Asada, “Multi-segment state coordination for reducing latency
time of shape memory alloy actuator systems,” in Proceedings - IEEE International Conference on
Robotics and Automation, vol. 2005, pp. 1350 – 1355, 2005.
[32] B. Selden, K. Cho, and H. H. Asada, “Segmented shape memory alloy actuators using hysteresis
loop control,” Smart Materials and Structures, vol. 15, no. 2, pp. 642 – 652, 2006.
[33] K.-J. Cho, B. Selden, and H. H. Asada, “Segmented binary control of multi-axis sma array actuators,”
in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, vol. 5757, pp. 314 – 322,
2005.
[34] K.-J. Cho and H. H. Asada, “Architecture design of a multiaxis cellular actuator array using segmented binary control of shape memory alloy,” IEEE Transactions on Robotics, vol. 22, no. 4, pp. 831
– 843, 2006.
[35] M. Menon and H. H. Asada, “Iterative learning control of shape memory alloy actuators with
thermoelectric temperature regulation for a multifunctional car seat,” in Proceedings of the American
Control Conference, vol. 2006, pp. 935 – 939, 2006.
[36] L. Odhner and H. H. Asada, “Shape memory alloy actuator arrays using thermoelectric devices for
dual sensing and actuation,” in American Society of Mechanical Engineers, Dynamic Systems and
Control Division (Publication) DSC, vol. 74 DSC 2 PART B, pp. 1683 – 1687, 2005.
[37] B. Sun, J. Zhang, X. Wu, and W. Liao, “Single-joint driving system of bionic finger based on shape
memory alloy,” in 2012 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science,
MHS 2012, pp. 225 – 228, 2012.
[38] H.-P. Yoong, Design, Fabrication, Modeling and Control of Artificial Muscle Actuated Wrist Joint
System. PhD thesis, Concordia University, Montreal, Quebec, Canada, November 2018. Ph.D.
dissertation, Department of Mechanical, Industrial & Aerospace Engineering.
[39] J. Jeong, K. Hyeon, J. Han, C. H. Park, S.-Y. Ahn, S.-K. Bok, and K.-U. Kyung, “Wrist assisting soft
wearable robot with stretchable coolant vessel integrated sma muscle,” IEEE/ASME Transactions
on Mechatronics, vol. 27, no. 2, pp. 1046 – 1058, 2022.
[40] R. Romano and E. A. Tannuri, “Modelling and experimentally validating a shape memory alloy
actuator; [modelagem e valida¸c˜ao experimental de um atuador baseado em liga de mem´oria de
forma],” Controle y Automacao, vol. 19, no. 1, pp. 30 – 42, 2008.
[41] R. Romano and E. A. Tannuri, “New development on shape memory alloys actuators,” in BIODEVICES 2008 - Proceedings of the 1st International Conference on Biomedical Electronics and Devices,
vol. 2, pp. 55 – 61, 2008.
[42] R. Romano and E. A. Tannuri, “Modeling, control and experimental validation of a novel actuator
based on shape memory alloys,” Mechatronics, vol. 19, no. 7, pp. 1169 – 1177, 2009.
[43] Y. Wakasa, Y. Watanabe, A. Yoshida, K. Tanaka, and T. Akashi, “Response improvement of shape
memory alloy actuators with peltier elements,” in Proceedings of 2008 IEEE International Conference
on Mechatronics and Automation, ICMA 2008, pp. 587 – 592, 2008.
[44] S. Qian, Y. Geng, Y. Wang, J. Ling, Y. Hwang, R. Radermacher, I. Takeuchi, and J. Cui, “A
review of elastocaloric cooling: Materials, cycles and system integrations,” International Journal of
Refrigeration, vol. 64, pp. 1 – 19, 2016.
[45] Z. Dong, R. Hou, H. Jiang, W. Wang, F. Zhang, G. Zhao, C. Chen, and P. Ma, “Hybrid
thermoelectric-triboelectric smart knitted fabric for real-time monitoring of vascular crisis and postoperative recovery of severed fingers,” Materials and Design, vol. 251, 2025.
[46] M. Craighero, Q. Li, Z. Zeng, C. Choi, Y. Kim, H. Yoon, T. Liu, P. Sowinski, S. Haraguchi, B. Hwang,
B. Mihiretie, S. Fabiano, and C. M¨uller, “Poly(benzodifurandione) coated silk yarn for thermoelectric
textiles,” Advanced Science, vol. 11, no. 38, 2024.
[47] S. Kim, S. Lim, M. H. Jeong, W. Kim, S. Baik, and J. W. Suk, “Flexible thermocouple using a thermoelectric graphene fiber with a seamless junction,” Journal of Materials Science and Technology,
vol. 172, pp. 15 – 22, 2024.
[48] F. Yin, X. Luo, X. Wang, Y. Liang, T. Wu, Y. Li, and K.-Q. Zhang, “Flexible and air-stable n-type
oleylamine/carbon nanotube hybrid yarns for high-performance wearable thermoelectric generators,”
Chemical Engineering Journal, vol. 498, 2024.
[49] H. Hardianto, G. D. Mey, B. Malengier, and L. V. Langenhove, “Textile-based thermoelectric generator fabricated from carbon fibers,” Journal of Industrial Textiles, vol. 51, no. 5,suppl, pp. 8411–8427,
2022.
[50] X. He, J. Gu, Y. Hao, M. Zheng, L. Wang, J. Yu, and X. Qin, “Continuous manufacture of stretchable
and integratable thermoelectric nanofiber yarn for human body energy harvesting and self-powered
motion detection,” Chemical Engineering Journal, vol. 450, 2022.
[51] J. Yang, Y. Pu, H. Yu, D.-d. Ye, X. Liu, and J. H. Xin, “A cross-plane design for wearable thermoelectric generators with high stretchability and output performance,” Small, vol. 19, no. 45, 2023.
[52] J. Li, B. Xia, X. Xiao, Z. Huang, J. Yin, Y. Jiang, S. Wang, H. Gao, Q. Shi, Y. Xie, and J. Chen,
“Stretchable thermoelectric fibers with three-dimensional interconnected porous network for lowgrade body heat energy harvesting,” ACS Nano, vol. 17, no. 19, pp. 19232 – 19241, 2023.
[53] Y.-S. Chen and B.-J. Lwo, “Flexible thermoelectric films by electrospinning,” in 2020 15th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT),
pp. 219–222, Oct 2020.
[54] G. Karalis, L. Tzounis, K. Tsirka, C. K. Mytafides, M. Liebscher, and A. S. Paipetis, “Carbon
fiber/epoxy composite laminates as through-thickness thermoelectric generators,” Composites Science and Technology, vol. 220, 2022.
[55] A. Panbude, S. Sathiyamoorthy, R. Kumar, H. Shankar, S. Paulraj, V. Kathirvel, A. Adam,
E. Ibrahim, K. Jayabal, and P. Veluswamy, “Incorporation of polyaniline on graphene-related materials for wearable thermoelectric applications,” Materials Letters, vol. 304, 2021.
[56] J. Peng, F. Ge, W. Han, T. Wu, J. Tang, Y. Li, and C. Wang, “Mxene-based thermoelectric fabric
integrated with temperature and strain sensing for health monitoring,” Journal of Materials Science
and Technology, vol. 212, pp. 272 – 280, 2025.
[57] J. Dona, S. Harish, K. Hara, and M. Navaneethan, “Metal-assisted growth of mos2 nanosheets on
carbon fabric with enhanced electrical conductivity for self-powered wearable thermoelectric application,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 34, no. 20, 2023.
[58] U. Farooq, B. Ali, H. C. Bidsorkhi, A. G. D’Aloia, and M. S. Sarto, “Graphene-based flexible
thermal sensor and thermopile approach for enhancing thermometry sensitivity in next-generation
wearables,” IEEE Sensors Letters, vol. 8, pp. 1–4, Oct 2024.
[59] I. R. Radulescu, L. Dinca, E. Perdum, C. Stroe, T. Sarbu, and R. M. Aileni, “Thermocouple fabrics
for energy harvesting in smart textiles - applications and prototype,” in 2023 IEEE 29th International
Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging (SIITME), pp. 223–226, Oct 2023.
[60] A. Golla, G. Schmidl, J. Mersch, A. Gawlik, J. Plentz, L. Hahn, and C. Cherif, “Thermoelectric
generator modules based on warp knitted glass fiber-metal hybrid composites,” Materials Research
Express, vol. 11, no. 7, 2024.
[61] S. Newby, W. Mirihanage, and A. Fernando, “Wearable, knitted 3d spacer thermoelectric generator
with detachable p-n junctions for body heat energy harvesting,” Sensors, vol. 24, no. 16, 2024.
[62] Y. Kyosev, “1 - introduction: the main types of braided structure using maypole braiding technology,” in Braiding Technology for Textiles, Woodhead Publishing Series in Textiles, pp. 1–25,
Woodhead Publishing, 2015.
[63] C. Emonts, N. Grigat, F. Merkord, B. Vollbrecht, A. Idrissi, J. Sackmann, and T. Gries, “Innovation
in 3d braiding technology and its applications,” Textiles, vol. 1, no. 2, pp. 185–205, 2021.
[64] C. Zhang, S. Wu, H. Narayana, Y. Ke, H. Shao, E. Zabihi, A. Bahi, N. Chen, P. Servati, J. Jiang,
and F. K. Ko, “Programmable 3d bifurcated braided structures for system-adaptable and integrated
triboelectric sensing,” Nano Energy, vol. 118, 2023.
[65] C. Zhang, S. Wu, A. Bahi, H. Narayana, X. Yang, W. Wang, Y. Ke, X. Yin, F. Zabihi, H. Shao,
G. Shao, C. Zhou, P. Servati, X. Lu, J. D. Madden, J. Jiang, N. Chen, and F. K. Ko, “Tensileresponsive triboelectric yarn based on janus tubular braided structure for wearable sensing,” Nano
Energy, vol. 131, 2024.
[66] E. Duan, S. A. Jaseem, J. Y. Kim, M. D. Dickey, and M. Bryant, “Strain amplification via helically
braided fiber reinforced sleeve for soft material energy harvesting,” Advanced Materials Technologies,
2025.
[67] Y. Qi, Y. Xue, B. Gu, B. Sun, and W. Zhang, “Dual thermal/electrical-driven compressive recovery behaviors of 3d braided shape memory composite tubes,” Composites Science and Technology,
vol. 233, 2023.
[68] Q. Yang, R. Liu, B. Gu, B. Sun, C. Han, and W. Zhang, “Electrical/thermal triggering on shape
memory composite tubes with different braiding angles,” Smart Materials and Structures, vol. 33,
no. 7, 2024.
[69] J. Mersch, C. A. G´omez Cuaran, A. Vasilev, A. Nocke, C. Cherif, and G. Gerlach, “Stretchable and
compliant textile strain sensors,” IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 22, pp. 25632 – 25640, 2021.
[70] Z. Zhang, Y. Jia, J. Che, P. Liu, and Y. Gong, “The effects of manufacturing parameters on static
characteristics of water hydraulic artificial muscles,” IEEE Access, vol. 8, pp. 200669–200679, 2020.
[71] S. Lee and J. Lee, “Braided fabrication of a fiber bragg grating sensor,” Sensors (Switzerland),
vol. 20, no. 18, pp. 1 – 17, 2020.
[72] W. Tian, S. Wakimoto, D. Yamaguchi, and T. Kanda, “Fabrication process for twisting artificial
muscles by utilizing braiding technology and water-soluble fibers,” IEEE Robotics and Automation
Letters, vol. 9, no. 4, pp. 3147 – 3154, 2024.
[73] T. Masselter, O. Speck, and T. Speck, “3d reticulated actuator inspired by plant up-righting movement through a cortical fiber network,” Biomimetics, vol. 6, no. 2, 2021.
[74] J. McAfee and N. Faisal, “Parametric sensitivity analysis to maximise auxetic effect of polymeric
fibre based helical yarn,” Composite Structures, vol. 162, Nov 2016.
[75] M. A. Hoque, E. Petersen, and X. Fang, “Effect of material properties on fiber-shaped pneumatic
actuators performance,” Actuators, vol. 12, no. 3, 2023.
[76] S. Kandasamy, M. Teo, N. Ravichandran, A. McDaid, K. Jayaraman, and K. Aw, “Body-powered
and portable soft hydraulic actuators as prosthetic hands,” Robotics, vol. 11, no. 4, 2022.
[77] R. Wu, S. Liu, Z. Lin, S. Zhu, L. Ma, and Z. L. Wang, “Industrial fabrication of 3d braided stretchable
hierarchical interlocked fancy-yarn triboelectric nanogenerator for self-powered smart fitness system,”
Advanced Energy Materials, vol. 12, no. 31, 2022.
[78] H. Dong, C. Zhi, C. Wang, R. Sun, Z. Dong, Y. Zhang, C. Xu, H. Guo, M. Ren, Y. Xu, M. Zhang,
and L. Yu, “Artificial vascular stent-inspired bending sensors embedded in a data glove for hand
gesture recognition,” IEEE Sensors Journal, vol. 23, pp. 23388–23398, Oct 2023.
[79] O. Rufai, M. Gautam, P. Potluri, and M. Gresil, “Optimisation of optical fibre using micro-braiding
for structural health monitoring,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 30,
no. 2, pp. 171–185, 2019.
[80] P. Lugoda, J. C. Costa, C. Oliveira, L. A. Garcia-Garcia, S. D. Wickramasinghe, A. Pouryazdan,
D. Roggen, T. Dias, and N. M¨unzenrieder, “Flexible temperature sensor integration into e-textiles
using different industrial yarn fabrication processes,” Sensors (Switzerland), vol. 20, no. 1, 2020.
[81] X. Wang, H. Shao, J. Tang, J. Chen, Y. Huang, J. Pan, Y. Zhang, W. Wang, J. Jiang, and N. Chen,
“Braided liquid crystal elastomer fiber actuator with programmable deformation for artificial muscles,” Advanced Materials Technologies, vol. 8, no. 19, 2023.
[82] D. Madheswaran, M. Sivan, S. Hauzerova, E. K. Kostakova, V. Jencova, J. Valtera, L. Behalek,
J. Mullerova, N. H. Nguyen, L. Capek, and D. Lukas, “Continuous fabrication of braided composite
nanofibrous surgical yarns using advanced ac electrospinning and braiding technology,” Composites
Communications, vol. 48, 2024.
[83] R. K. Seidu and S. Jiang, “Performance quality of braided e-yarns for pedestrian interactive textiles,”
Engineering Proceedings, vol. 52, no. 1, 2023.
[84] H. J. Yang, J. Y. Lee, and W.-R. Yu, “Carbon nanotube fiber assemblies with braided insulation
layers for washable capacitive textile touch sensors,” Functional Composites and Structures, vol. 2,
no. 1, 2020.
[85] Y. Yoshimoto, S. Wakimoto, W. Tian, K. Inoue, D. Yamaguchi, and T. Kanda, “Combination process
of a pneumatic artificial muscle and a fiber optical sensor system ,” Engineering Proceedings, vol. 27,
no. 1, 2022.
[86] B. Napier, G. Matzeu, and F. G. Omenetto, “Multi-sensing yarns for continuous wireless sweat
lactate monitoring,” Communications Materials, vol. 5, no. 1, 2024.
[87] H. Gong, Z. Peng, Y. Liu, Z. Chen, S. Fei, R. Xu, K. Liu, D. Xu, and Y. Guo, “Fire-retardant braided
electronic rope with a hierarchical core-shell structure for fire rescue operations,” Composites Part
B: Engineering, vol. 271, 2024.
[88] H. Le Xuan, E. Haentzsche, A. Nocke, N. H. A. Tran, I. Kruppke, and C. Cherif, “Development
of fiber-based piezoelectric sensors for the load monitoring of dynamically stressed fiber-reinforced
composites,” Smart Materials and Structures, vol. 32, no. 4, 2023.
[89] Y. Tajitsu, J. Takarada, T. Hikichi, R. Sugii, K. Takatani, H. Yanagimoto, R. Nakanishi, S. Shiomi,
D. Kitamoto, T. Nakiri, O. Takeuchi, M. Deguchi, T. Muto, K. Kuroki, W. Amano, A. Misumi,
M. Takahashi, K. Sugiyama, A. Tanabe, S. Kamohara, R. Nisho, and K. Takeshita, “Application of
piezoelectric plla braided cord as wearable sensor to realize monitoring system for indoor dogs with
less physical or mental stress,” Micromachines, vol. 14, no. 1, 2023.
[90] Y. Liu, L. Li, F. Xiao, R. Hou, Z. Lin, X. Cai, S. Zuo, Y. Zhou, S. Hua, Y. Chen, and X. Jin, “Braided
niti alloys microfilaments with near-linear responses: Toward flexible high-pressure sensors,” Journal
of Materials Science and Technology, vol. 229, pp. 269 – 278, 2025.
[91] Y. Tajitsu, S. Shimda, T. Nonomura, H. Yanagimoto, S. Nakamura, R. Ueshima, M. Kawanobe,
T. Nakiri, J. Takarada, O. Takeuchi, R. Nisho, K. Takeshita, M. Takahashi, and K. Sugiyama,
“Application of braided piezoelectric poly-l-lactic acid cord sensor to sleep bruxism detection system
with less physical or mental stress,” Micromachines, vol. 15, no. 1, 2024.
[92] A. Pragya, H. Singh, B. Kumar, H. Gupta, and P. Shankar, “Designing and investigation of braidedcum-woven structure for wearable heating textile,” Engineering Research Express, vol. 2, no. 1, 2020.
[93] B. Chaudhary, H. Matos, S. Das, and J. Owens, “Multifunctional composite structures with embedded conductive yarns for shock load monitoring and failure detection,” Smart Materials and
Structures, vol. 33, no. 3, 2024.
[94] A. Hardianto, B. Malengier, G. Mey, L. Van Langenhove, and C. Hertleer, “Textile yarn thermocouples for use in fabrics,” Journal of engineered fibers and fabrics, vol. 14, March 2019.
[95] Fraens, “3d printed braiding machine / how it works, construction, technical details,” January 2021.
Accessed: 2025-06-06.
[96] Jack, “Braiding machine.” https://www.printables.com/model/385305-braiding-machine,
January 2024. Accessed: 2025-06-06.
[97] C. B. Churchill and J. A. Shaw, “Shakedown response of conditioned shape memory alloy wire,” in
Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, vol. 6929, 2008.
[98] P. Fieguth, An Introduction to Complex Systems: Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics.
Springer International Publishing, 2016.
[99] B. Hanington and B. Martin, Universal Methods of Design: 100 Ways to Research Complex Problems,
Develop Innovative Ideas, and Design Effective Solutions. Rockport Publishers, 2012.
