محققان دانشگاه امیرکبیر در حال توسعه منسوجات هوشمندی هستند که ضمن تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی از آن می‌توان برای شارژ تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشیدنی بهره گرفت.

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از سرویس علمی ایسنا دکتر روح الله باقرزاده، عضو هیات علمی پژوهشکده مواد و فناوری‌های پیشرفته در صنعت نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح، عنوان پروژه اجرا شده را تولید «ساختارهای کامپوزیت نانولیفی تولیدکننده انرژی در تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشش» ذکر کرد و گفت: منسوجات هوشمند از جمله دستاوردهای فناوری امروزی هستند که در زمینه‌‏های مختلفی کاربرد دارند.

وی با بیان این که منسوجات روزانه و از بدو تولد، توسط بشر مورد استفاده قرار می‌گرفته است، خاطر نشان کرد: منسوجات و به‌ خصوص پوشاک جزء جدانشدنی زندگی انسان و یکی از مهمترین سطوح همیشه در تماس به شمار می‌رود، از این رو با بهره‏ گیری از حسگرها، عملگرها و استفاده از ادوات الکترونیکی مناسب قرار گرفته روی یک منسوج (خصوصا لباس)، قادر خواهیم بود تا همواره اطلاعات مهمی را به ‏منظورهای مختلف برداشت کنیم.

باقرزاده، مراقبت و نظارت بر علائم حیاتی بدن و اعلام هشدارها در زمان بروز تغییر در بدن را از  کاربردهای منسوجات هوشمند دانست و ادامه داد: با وجود نسبتا جدید بودن منسوجات هوشمند، تاکنون برای هوشمند سازی منسوجات از ابزارهای متنوعی مانند سیم‌‌ها، اتصالات رسانا و فیلم‏های پلیمری استفاده شده است.

مجری طرح مهمترین مسأله در تولید منسوجات هوشمند را انتخاب مواد و ابزاری دانست که کاربرد مطلوب را ارائه کرده و به ‏راحتی بتوانند به سایر بخش‏ها متصل شوند و یادآور شد: از سوی دیگر اصل مهم در البسه، راحتی و انعطاف پذیری پوشاک است؛ از این رو استفاده از ادوات مختلف نباید منجر به کاهش بیش از حد راحتی پوشاک شود.

عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر مواد پیزوالکتریک را به دلیل توانایی آن‌ها در تبدیل انرژی الکتریکی و قابلیت استفاده در اشکال مختلف، گزینه مناسبی برای استفاده در منسوجات هوشمند و رایانه‌‏های پوشیدنی دانست و ادامه داد: در فاز اول این پروژه تلاش کردیم تا با کمک پلیمرهای پیزوالکتریک و بهره ‏گیری از علم نانو، نانو ژنراتور- نانو حسگر منعطف لیفی با قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی با استفاده از پلیمر، پلی‏ وینیلیدین ‏فلوراید (PVDF) را تولید کنیم.

وی خاطرنشان کرد: استفاده از فرایند الکتروریسی موجب شد تا علاوه بر بهبود خاصیت پیزوالکتریک، به دلیل وجود کشش و میدان عمل بالا در حین تولید، انعطاف لازم جهت استفاده در منسوجات هوشمند نیز فراهم شود.

باقرزاده یادآور شد: علاوه بر این، ماهیت فرایند الکتروریسی سبب شد تا فرایند تولید کوتاه‌تر شده و نیاز به عملیات تکمیلی رفع شود که این امر کاهش بهای تمام شده را به همراه خواهد داشت.

وی بهبود عملکرد نانو ژنراتور- نانوحسگر تولیدی با استفاده از نانوکامپوزیت را مرحله دیگر این تحقیقات نام برد و اظهار کرد: برای این منظور از نانو ذرات روی‏ اکسید (ZnO) استفاده شد که در سطح نانو الیاف قرار گرفته و منجر به بهبود خواص ساختاری و پیزوالکتریکی سازه شد.

این محقق اضافه کرد: بهبود ساختار کریستالیته جزء پلیمری و وجود خاصیت پیزوالکتریک در جزء تقویت کننده از جمله این بهبودها است که برای مثال خاصیت ژنراتوری نانوژنراتورها با افزودن ۱۵ درصد روی‏ اکسید تا ۲۵۰درصد بهبود به همراه داشت.

باقرزاده، ساختار کامپوزیتی تولیدشده را نانو لیفی دانست و گفت: از نتایج این طرح می‌توان در سنسورهای پوشیدنی با کاربردهای نظامی و پزشکی، سنسورهای منعطف مکانیکی و ارتعاشی، سنسورهای قابل کاشت در بدن، برداشت‏ کننده انرژی پوشیدنی با قابلیت شارژ ادوات الکترونیکی قابل حمل، برداشت کننده انرژی قابل کاشت در بدن نظیر منبع تامین انرژی قلب مصنوعی، برداشت کننده انرژی از انرژی‌های هدر رفت محیطی نظیر باد و جریان آب بهره برد.

وی با اشاره به متقاضیان این طرح گفت: تمامی بخش‌هایی که به انرژی الکتریکی برای راه اندازی نیاز دارند، می‌توانند مخاطب این طرح باشند؛ چراکه افراد می‌توانند با این فناوری تجهیزات الکترونیکی خود را با لباسشان شارژ کنند.

مجری طرح تاکید کرد: در این پروژه در حال توسعه منسوجی هستیم که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند تا بتوان از آن برای شارژ تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشیدنی یا پایش وضعیت فیزیولوژیک بدن بهره گرفت.

این طرح توسط یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر روح الله باقرزاده، دکتر مسعود لطیفی و دکتر علی اکبر مرآتی از اعضای هیات علمی دانشکده مهندسی نساجی و پژوهشکده مواد و فناوری‌های پیشرفته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و محمدسجاد سرایانی بافقی، علی غیبی و محمد باقری مطلق پاشاکی از دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشکده مهندسی نساجی در حال انجام است.