محققان دانشگاه امیرکبیر در حال توسعه تولید منسوجی هستند که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند تا بتوان از آن برای شارژ تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشیدنی بهره گرفت.
به گزارش خبرگزاری دانا،بروح الله باقرزاده، عضو هیات علمی پژوهشکده مواد و فناوری های پیشرفته در صنعت نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح « تولید ساختارهای کامپوزیت نانولیفی تولیدکننده انرژی در تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشش» در گفتگو با خبرنگار مهر گفت: منسوجات هوشمند از جمله دستاوردهای فناوری امروزی هستند که در زمینه های مختلفی کاربرد دارند.
وی با بیان اینکه منسوجات روزانه و از بدو تولد، توسط بشر مورد استفاده قرار می گرفته، افزود: به عبارت دیگر، منسوجات و به خصوص پوشاک جزء جدانشدنی زندگی انسان و یکی از مهم‌ترین سطوح همیشه در تماس با آن به شمار می رود؛ در نتیجه با بهره گیری از حسگرها و عملگرها و استفاده از ادوات الکترونیکی مناسب قرار گرفته روی یک منسوج (خصوصا لباس)، قادر خواهیم بود تا همواره اطلاعات مهمی به منظور مختلف برداشت کنیم.
باقرزاده اظهار کرد: منسوجی که قابلیت مراقبت و نظارت بر علائم حیاتی بدن یا توانایی برداشت انرژی از محیط را داشته باشد و در شرایط لازم به کمک عملگرها، هشدارها و تغییرات مناسب را اعلام کند از جمله کاربردهای منسوجات هوشمند محسوب می شود.
وی ادامه داد: با وجود نسبتا جدید بودن منسوجات هوشمند، تاکنون برای ابزار متنوع و مختلفی تولید و مورد استفاده قرار گرفته اند؛ این ابزارها از مواد مختلف و متنوعی نظیر سیم ها و اتصالات رسانا و فیلمهای پلیمری تولید شده اند که به منسوج متصل می شوند.
به گفته وی، مهم‌ترین مسأله در تولید منسوجات هوشمند، انتخاب مواد و ابزاری است که کاربرد مطلوب را ارائه کند و به راحتی بتواند به سایر بخشها متصل شود؛ همچنین نباید فراموش کرد که در البسه، اصل مهم، راحتی و انعطاف پوشاک است و استفاده از ادوات مختلف نباید منجر به کاهش بیش از حد راحتی پوشاک شود.
عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: از مواد مختلفی برای تولید منسوجات هوشمند می توان استفاده کرد که مواد پیزوالکتریک به دلیل توانایی آن‌ها در تبدیل انرژی الکتریکی و انرژی مکانیکی به یکدیگر، قابلیت استفاده در اشکال مختلف و قابلیت اتصال و یکپارچه سازی گزینه مناسبی برای استفاده در منسوجات هوشمند و رایانه های پوشیدنی محسوب می شوند.
وی گفت: در فاز اول این پروژه تلاش کردیم تا با کمک پلیمرهای پیزوالکتریک و بهره گیری از علم نانو، نانوژنراتور- نانوحسگر منعطف لیفی با قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی با استفاده از پلیمر، پلیوینیلیدینفلوراید (PVDF) را تولید کنیم.
عضو هیات علمی پژوهشکده مواد و فناوری های پیشرفته در صنعت نساجی دانشگاه امیرکبیر ادامه داد: استفاده از فرآیند 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 افزود: علاوه بر این، ماهیت فرآیند الکتروریسی سبب شد تا فرآیند تولید کوتاه تر شده و نیاز به عملیات تکمیلی مرتفع شود که این امر کاهش بهای تمام شده را به همراه خواهد داشت.
وی با بیان اینکه در مرحله بعد، تلاش کردیم تا با تولید نانوکامپوزیت و بهره گیری از مزایای هر دو جزء سازنده، خروجی و قدرت عملکرد نانوژنراتور- نانوحسگر تولیدی بهبود یابد، اظهار کرد: بدین منظور از نانوذرات رویاکسید (ZnO) استفاده شد که در سطح نانوالیاف قرار گرفته و منجر به بهبود خواص ساختاری و پیزوالکتریکی سازه شد.
وی گفت: 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 رویاکسید تا ۲۵۰درصد بهبود به همراه داشت.
باقز زاده با اشاره به این ساختار کامپوزیتی نانولیفی گفت: از نتایج این طرح می توان 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 انرژی های هدر رفت محیطی نظیر باد و جریان آب و ... بهره برد.
وی با اشاره به متقاضیان این طرح گفت: تمامی بخش هایی که به انرژی الکتریکی برای راه اندازی نیاز دارند می توانند مخاطب این طرح باشند؛ به عنوان مثال افراد می توانند با این فناوری تجهیزات الکترونیکی را با لباسشان شارژ کنند.
وی افزود: در واقع در حال توسعه منسوجی هستیم که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند تا بتوان از آن برای شارژ تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشیدنی یا پایش وضعیت فیزیولوژیک بدن بهره گرفت.
به گزارش مهر، این طرح در قالب 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 فناوری های پیشرفته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و محمدسجاد سرایانی بافقی، علی غیبی و محمد باقری مطلق پاشاکی از دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشکده مهندسی نساجی در مدت حدود ۴ سال در حال انجام است.
وی با بیان اینکه منسوجات روزانه و از بدو تولد، توسط بشر مورد استفاده قرار می گرفته، افزود: به عبارت دیگر، منسوجات و به خصوص پوشاک جزء جدانشدنی زندگی انسان و یکی از مهم‌ترین سطوح همیشه در تماس با آن به شمار می رود؛ در نتیجه با بهره گیری از حسگرها و عملگرها و استفاده از ادوات الکترونیکی مناسب قرار گرفته روی یک منسوج (خصوصا لباس)، قادر خواهیم بود تا همواره اطلاعات مهمی به منظور مختلف برداشت کنیم.
باقرزاده اظهار کرد: منسوجی که قابلیت مراقبت و نظارت بر علائم حیاتی بدن یا توانایی برداشت انرژی از محیط را داشته باشد و در شرایط لازم به کمک عملگرها، هشدارها و تغییرات مناسب را اعلام کند از جمله کاربردهای منسوجات هوشمند محسوب می شود.
وی ادامه داد: با وجود نسبتا جدید بودن منسوجات هوشمند، تاکنون برای ابزار متنوع و مختلفی تولید و مورد استفاده قرار گرفته اند؛ این ابزارها از مواد مختلف و متنوعی نظیر سیم ها و اتصالات رسانا و فیلمهای پلیمری تولید شده اند که به منسوج متصل می شوند.
به گفته وی، مهم‌ترین مسأله در تولید منسوجات هوشمند، انتخاب مواد و ابزاری است که کاربرد مطلوب را ارائه کند و به راحتی بتواند به سایر بخشها متصل شود؛ همچنین نباید فراموش کرد که در البسه، اصل مهم، راحتی و انعطاف پوشاک است و استفاده از ادوات مختلف نباید منجر به کاهش بیش از حد راحتی پوشاک شود.
عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: از مواد مختلفی برای تولید منسوجات هوشمند می توان استفاده کرد که مواد پیزوالکتریک به دلیل توانایی آن‌ها در تبدیل انرژی الکتریکی و انرژی مکانیکی به یکدیگر، قابلیت استفاده در اشکال مختلف و قابلیت اتصال و یکپارچه سازی گزینه مناسبی برای استفاده در منسوجات هوشمند و رایانه های پوشیدنی محسوب می شوند.
وی گفت: در فاز اول این پروژه تلاش کردیم تا با کمک پلیمرهای پیزوالکتریک و بهره گیری از علم نانو، نانوژنراتور- نانوحسگر منعطف لیفی با قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی با استفاده از پلیمر، پلیوینیلیدینفلوراید (PVDF) را تولید کنیم.
عضو هیات علمی پژوهشکده مواد و فناوری های پیشرفته در صنعت نساجی دانشگاه امیرکبیر ادامه داد: استفاده از فرآیند 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 افزود: علاوه بر این، ماهیت فرآیند الکتروریسی سبب شد تا فرآیند تولید کوتاه تر شده و نیاز به عملیات تکمیلی مرتفع شود که این امر کاهش بهای تمام شده را به همراه خواهد داشت.
وی با بیان اینکه در مرحله بعد، تلاش کردیم تا با تولید نانوکامپوزیت و بهره گیری از مزایای هر دو جزء سازنده، خروجی و قدرت عملکرد نانوژنراتور- نانوحسگر تولیدی بهبود یابد، اظهار کرد: بدین منظور از نانوذرات رویاکسید (ZnO) استفاده شد که در سطح نانوالیاف قرار گرفته و منجر به بهبود خواص ساختاری و پیزوالکتریکی سازه شد.
وی گفت: 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 رویاکسید تا ۲۵۰درصد بهبود به همراه داشت.
باقز زاده با اشاره به این ساختار کامپوزیتی نانولیفی گفت: از نتایج این طرح می توان 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 انرژی های هدر رفت محیطی نظیر باد و جریان آب و ... بهره برد.
وی با اشاره به متقاضیان این طرح گفت: تمامی بخش هایی که به انرژی الکتریکی برای راه اندازی نیاز دارند می توانند مخاطب این طرح باشند؛ به عنوان مثال افراد می توانند با این فناوری تجهیزات الکترونیکی را با لباسشان شارژ کنند.
وی افزود: در واقع در حال توسعه منسوجی هستیم که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند تا بتوان از آن برای شارژ تجهیزات میکروالکترونیک قابل پوشیدنی یا پایش وضعیت فیزیولوژیک بدن بهره گرفت.
به گزارش مهر، این طرح در قالب 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 فناوری های پیشرفته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و محمدسجاد سرایانی بافقی، علی غیبی و محمد باقری مطلق پاشاکی از دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشکده مهندسی نساجی در مدت حدود ۴ سال در حال انجام است.
