لباس هوشمند؛ پارچهای که بدن را خنک و از حرکت برق تولید میکند
پژوهشگران دانشگاه ایلینوی در امریکا نوعی پارچه هوشمند ساختهاند که میتواند با بازتاب بخش بزرگی از نور خورشید بدن را خنک نگه دارد و همزمان از حرکت و تماس بدن برای تولید مقدار اندکی برق استفاده کند.
به گزارش خبرگزاری سریع؛ پژوهشگران دانشکده اینجینری گرینگر در دانشگاه ایلینوی امریکا نوعی منسوج هوشمند ساختهاند که چند قابلیت را در یک ماده واحد ترکیب میکند؛ از خنکسازی بدن گرفته تا تشخیص حرکت و تولید برق از تماس و حرکت بدن.
این ماده از یک نانوماده مرکب بر پایه اکسید زیرکونیوم ساخته شده و به گفته پژوهشگران میتواند بدون نیاز به سامانههای خارجی پیچیده یا چندین لایه جداگانه، برای استفاده در لباسهای هوشمند کاربرد داشته باشد.
یکی از ویژگیهای مهم این پارچه، توانایی آن در خنکسازی غیرفعال است. این ماده حدود ۹۶ درصد تابش واردشده از نور خورشید را بازتاب میدهد و به این ترتیب، میزان گرمای جذبشده توسط لباس کاهش مییابد.
این پارچه همچنان میتواند گرمای بدن را به شکل تابش فروسرخ به محیط منتقل کند. پژوهشگران میزان گسیلندگی آن در محدوده فروسرخ میانی را حدود ۹۷ درصد اعلام کردهاند.
آزمایشهای انجامشده در فضای باز و زیر تابش مستقیم خورشید نشان داده است که دمای این پارچه حدود سه تا شش درجه سانتیگراد پایینتر از دمای هوای اطراف باقی میماند.
قابلیت دیگر این ماده، استفاده از پدیدهای به نام «تریبوالکتریک» برای تولید برق است؛ پدیدهای که نمونه ساده آن هنگام کشیدن پا روی فرش و ایجاد شوک کوچک برقی دیده میشود.
در پارچه جدید نیز هنگامی که بدن فرد حرکت میکند و پوست با پارچه تماس پیدا میکند، بار الکتریکی ایجاد میشود. تکرار این تماسها میتواند پالسهای برقی قابل تشخیص تولید کند.
بر اساس نتایج آزمایش، این ماده به حداکثر چگالی توان حدود ۴۷ میلیوات در هر مترمربع دست یافته و عملکرد آن در بیش از ۳۰ هزار چرخه نیز پایدار گزارش شده است.
این میزان انرژی برای شارژ وسایلی مانند تیلفون همراه کافی نیست، اما میتواند برای تأمین انرژی برخی حسگرهای کوچک و تجهیزات پوشیدنی استفاده شود.
از سوی دیگر، سیگنال تولیدشده میتواند برای تشخیص حرکت فرد نیز به کار رود. برای نمونه، یک حسگر متصل به لباس میتواند تشخیص دهد که فرد در حال حرکت است یا خیر و شدت حرکت را نیز اندازهگیری کند.
پژوهشگران میگویند این سیگنالها حتی میتوانند به عنوان فرمان برای سامانههای مختلف مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، لباسی که هنگام خواب پوشیده میشود، میتواند با تشخیص یک الگوی مشخص از حرکت، یک سامانه هشدار را فعال کند.
یکی از ویژگیهای دیگر این فناوری، امکان ساخت آن با روش «نوشتار مستقیم با جوهر» یا Direct Ink Writing است. در این روش، ماده از طریق یک نازل به صورت لایهبهلایه روی هم قرار میگیرد و ساختار مورد نظر ایجاد میشود.
پژوهشگران با استفاده از ویژگیهای نوری و برقی اکسید زیرکونیوم تلاش کردهاند چند عملکرد را در یک ماده واحد ترکیب کنند. ضریب شکست بلند این ماده باعث پراکندهشدن مؤثر نور خورشید میشود و ویژگیهای دیالکتریک آن نیز به ایجاد و ذخیره بار تریبوالکتریک کمک میکند.
به این ترتیب، یک پارچه میتواند همزمان برای خنکسازی بدن، تشخیص حرکت و برداشت انرژی مکانیکی مورد استفاده قرار گیرد.
