تصویر :pinterest.com
مجله بنیادی
پارچه های هوشمند
معرفی:
پوشاک یکی از سه نیاز اساسی انسان است. از دوران بدوی، منسوجات برای پوشاک استفاده میشد که با تمدن مترقی به مصارف خانگی و خانگی گسترش یافت. هزاران سال پیش از منسوجات به اشکال بیتفاوتی مانند پارچه بادبان، چادر، لباسهای محافظ، طناب و غیره استفاده میشد، اساساً اینها همه منسوجات فنی بودند و عمدتاً برای عملکرد فنی خود استفاده میشدند.
منسوجات هوشمند مواد و ساختارهایی هستند که به شرایط یا محرکهای محیطی مانند عوامل مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی یا سایر منابع حس میکنند و واکنش نشان میدهند.
علم نساجی امروز در افقی بدیع، ناشناخته و پر از خیال ایستاده است.
منسوجاتی که می توانند خودشان فکر کنند! این ایده به خودی خود بسیار مترقی است و در واقع چنین منسوجاتی امروز از نظر فنی امکان پذیر است و فردا از نظر تجاری قابل دوام است. فناوری SMARTTEXTILE ادغام تقریباً تمام رشته های علوم کاربردی مانند:
v شیمی نساجی
v تکنولوژی فیبر
v تکنولوژی تولید لباس
v علم مواد
v مکانیک سازه و هیدرولیک هوانوردی
v الکترونیک و ابزار دقیق
v مخابرات
v هوش مصنوعی
v زیست شناسی مولکولی و شیمی آلی
v مهندسی مولکولی و نانوتکنولوژی
v بیوتکنولوژی
v فناوری اطلاعات
v نظریه آشوب و تصادفی سازی.
این علوم بی شمار با یکدیگر آمیخته شده اند تا منسوجات مد روز تولید کنند که زندگی ما را راحت و مجلل می کند. با این حال، منسوجات هوشمند فقط به پوشاک و پوشاک محدود نمی شوند، بلکه به بسیاری از کاربردهای دیگر مانند اتومبیل، رباتیک، هواپیما، پزشکی و جراحی و غیره نیز گسترش می یابند. اهمیت این مواد در برخی مکانها (مانند میدانهای جنگ نظامی) آنقدر عمیق است که عملاً به عنوان مواد نجات دهنده زندگی عمل میکنند.
مانند بسیاری از نوآوری های پس از جنگ جهانی اول، منسوجات هوشمند نیز برای پاسخگویی به خواسته های ارتش اختراع شدند. به عنوان مثال، لباسهایی که میتوانند رنگ خود را برای ایجاد جلوههای استتار برای محافظت تغییر دهند، توسط ارتش ایالات متحده با همکاری شرکتهای صنعتی مختلف برای برآورده کردن نیازهای نظامی ساخته شد.
تصویر :pinterest.com
منسوجات هوشمند در زمینههای زیادی کاربرد پیدا میکنند. برخی از موارد اصلی عبارتند از:
شکل 4. ضبط تنفس انسان؛ (الف) حسگر نساجی به شکل یک کمربند که در اطراف سینه بیمار بسته شده است، (ب) ثبت ریتم تنفس.
3.4 برنامه های نظامی:
حسگرهای فیبر نوری ادغام شده در منسوجات:
الف) فیبر نوری و حسگرها:
یک فیبر نوری از یک هسته (مثلاً 1-10 میکرومتر قطر برای فیبر شیشه ای سیلیسی تک حالته) تشکیل شده است که با روکشی (قطر 125 میکرومتر) احاطه شده است که ضریب شکست آن کمی کوچکتر از هسته است. فیبر نوری معمولاً با یک لایه محافظ با قطر بیرونی تقریباً 250 میکرومتر پوشانده می شود. در داخل هسته فیبر، پرتوهای نوری که در زوایای بزرگتر از زاویه بحرانی بر روی مرز روکش هسته فرو میروند، تحت بازتاب کامل داخلی قرار میگیرند و بدون شکست از طریق هسته هدایت میشوند.
حسگرهای ساخته شده از فیبرهای نوری کوچک و منعطف هستند و بر یکپارچگی ساختاری مواد کامپوزیت تأثیر نمیگذارند. و می تواند با پارچه تقویت کننده ادغام شود تا ساختارهای ستون فقرات را تشکیل دهد. آنها مبتنی بر فناوری هستند که دستگاه هایی را قادر می سازد تا برای سنجش محرک های فیزیکی متعدد از طبیعت مکانیکی، صوتی، الکتریکی، مغناطیسی و حرارتی ساخته شوند. تعدادی از حسگرها را می توان در امتداد فیبر نوری منفرد با استفاده از تکنیک های تقسیم طول موج، فرکانس، و زمان و قطبش برای تشکیل سیستم های حسگر توزیع شده 1، 2 یا 3 بعدی مرتب کرد.
حسگرهای فیبر نوری اجزای ایدهآلی برای تعبیه کامپوزیتهای ساختاری منسوجات برای نظارت بر فرآیندهای تولید و شرایط سلامت داخلی هستند.
انتظار می رود که منسوجات هوشمند بعد از تولید الیاف مصنوعی، بزرگترین انقلاب بعدی در صنعت نساجی باشد.
در بخش تولید، صنعت نساجی در دهه گذشته یا بیشتر، به دلیل توجه بیشتر به منسوجات هوشمند، به طرز چشمگیری تغییر کرده است. دنیای غرب امروز به طور گسترده ای بر تحقیقات و کاربردهای منسوجات هوشمند در مقایسه با بخش های لباس های معمولی کلاسیک تمرکز دارد. در بیست سال آینده؛ انتظار میرود بخش فیبر هوشمند به اندازهای در ارتفاعات نجومی افزایش یابد که برای انسان ضروری باشد.
تصویر :pinterest.com
با این حال، در عرصه تجاری، این منسوجات هنوز هم آرزوهای خریداران بالقوه ای را که مایلند محصول را با قیمت های مناسب داشته باشند، تحقق بخشند. اما این کاملاً طبیعی است زیرا هر فناوری جدید برای تجاری شدن کامل به زمان خاص خود نیاز دارد. و صنعت نساجی هوشمند به سختی یک دهه قدمت دارد. می توان پیش بینی کرد که این صنعت بازار بزرگی برای خود داشته باشد و بازار به طور کامل از طبقه مرفه ساخته نشود. در واقع اکثر مصرف کنندگان از طبقه متوسط جهان هستند. به جای کاهش دائمی قیمت ها، صنعت نساجی باید بر ارائه محصولات سفارشی با ویژگی های عملکردی پیشرفته مانند هوشمندی تمرکز کند. آینده نهفته در کاهش هزینه های دائمی، بلکه در نوآوری در هر فرآیند طراحی محصول است.
با در نظر گرفتن روندهای فعلی، صنعت نساجی در سراسر جهان بیش از 50 میلیون تن در سال است و اگر منسوجات هوشمند بتوانند تنها 1٪ را به خود اختصاص دهند (که کاملاً ممکن است)، باز هم به معنای صنعتی با ارزش بیش از 1 میلیارد است.
بخش هوشمند نساجی نمایانگر قرن بیست و یکم الیاف و پارچه ها و محصولات ساخته شده از آنها است. این بخش آماده است تا در چند سال آینده بخش نساجی جهان را به طور کامل جوان کند. در مجموع، این حوزه نوید آینده بسیار روشنی را می دهد و انتظار می رود که محصولات این صنعت به زودی به داخل خانه ها راه پیدا کند.
هنوز مشکلاتی در رابطه با مواد حافظه شکل وجود دارد که باید قبل از اینکه بتوانند به پتانسیل کامل خود عمل کنند، بر آنها غلبه کرد. ساخت و ماشین آلات آنها در مقایسه با سایر مواد مانند فولاد و آلومینیوم هنوز نسبتاً گران هستند. اکثر آنها خواص خستگی ضعیفی دارند. این بدان معناست که در حالی که تحت شرایط بارگذاری یکسان (یعنی پیچش، خمش، فشرده سازی) یک جزء فولادی ممکن است بیش از صد برابر بیشتر از یک عنصر SMM دوام بیاورد.
3.3 کاربردهای پزشکی:
بخیه های نساجی:
برخی از انواع بخیه های جراحی نیز ممکن است به عنوان الیاف هوشمند در نظر گرفته شوند. بخیه طولی از الیاف است که برای بستن عروق خونی یا دوختن بافت ها به هم استفاده می شود. بسیاری از انواع بخیهها به عنوان مواد قابل جذب توصیف میشوند: اینها مواد هوشمندی هستند که لبههای زخم را در کنار هم نگه میدارند تا زمانی که زخم به اندازه کافی بهبود یابد. تنها در این صورت است که بخیه به طور قابل توجهی در سیستم بدن جذب می شود. با بهبود تدریجی زخم، خواص کششی بخیه به تدریج در طی چند هفته کاهش می یابد. با این حال جرم بخیه در این دوره ثابت می ماند. پس از آن هیدرولیز گسترده، با جذب بعدی در سیستم بدن اتفاق می افتد. شکستگی کامل بخیه اغلب 3-6 ماه پس از استفاده اولیه رخ می دهد. برای این منظور، ما به پلیمرهای زیست تخریب پذیر و زیست سازگار با حافظه شکل نیاز داریم. چند نوع بخیه از کلاژن روده گوسفند یا گاو ساخته می شود و به تدریج توسط آنزیم های بدن تجزیه می شود. با این حال، بسیاری از انواع بخیه های قابل جذب از پلیمرهای مصنوعی ساخته می شوند و در نهایت از طریق هیدرولیز پیوندهای استری در زنجیره های پلیمری به بدن جذب می شوند. از انواع پلیمرها و کوپلیمرها استفاده شده است. مثالها عبارتند از:
1. C:\Documents and Settings\pranay\Desktop\untitled.bmpPolylactic acid
2. (-CO-CH2O-CO-CH2O-)n پلی گلیکولیک اسید
3. (-O-CH2-CH2-O-CH2-CO-)n کوپلیمرهای آنها با پلی دیاکسانون
4. (-O-(CH2)5-CO-)n پلی کاپرالاکتون
برند پوشاک داده:
Datawear دارای حسگرهایی در هر یک از مفاصل بدن است که موقعیت آنها را بر روی یک نمودار ترسیم می کنند که می تواند در رایانه محاسبه شود. سنسورها از الاستین رسانا ساخته شده اند. لباسهای Datawear شامل دستهای از حسگرهای موقعیت مغناطیسی هستند، سیستم TCAS (تولیدکننده) زاویه هر یک از این مفاصل را اندازهگیری میکند تا موقعیت مطلق آنها (یعنی هر یک از اندامها) را تعیین کند. سنسورها را می توان مطابق با مشخصات برای کاربردهای فردی قرار داد. واحد بدنه پوشاک دیتا متشکل از ژاکت، شلوار و دستکش است که برای تعامل با کامپیوتر به صورت الکترونیکی مدار یا سیم کشی شده اند. کاربرد پوشاک داده برای ردیابی موقعیت اندام در داده های کامپیوتری، تصویربرداری پزشکی، اندازه گیری، ارگونومی، بیومکانیک، رباتیک و انیمیشن است. کل بدن را می توان با پوشاک داده ای که ارتباط خاصی در زمینه آسیب های ورزشی و بیومکانیک دارد، نظارت کرد.
حسگرهایی برای ثبت پارامترهای فیزیولوژیکی انسان:
این لباس که پیراهن زندگی نیز نامیده می شود توسط شرکت آمریکایی Sensatex رایج شد و به عنوان زیرپیراهن استفاده می شود. فیبرهای نوری به صورت مارپیچی در ساختار آن بافته می شوند. کل زیر پیراهن با تکنیک بافت خاص و به صورت یک پارچه و بدون برش و درز ساخته شده است. وظیفه اصلی این پیراهن هوشمند نظارت بر پارامترهای فیزیولوژیکی انسان مانند دما و ضربان قلب است.
بخش اول از : پارچه های هوشمند
در مورد فناوری هوشمند و نساجی بیشتر بخوانید :
چارچوب هوشمند لباس برای برنامه های نظارت بر سلامت (2023 - 2024 )
کاربرد منسوجات هوشمند در پزشکی و بهداشت و درمان ( 2024-25 )
