فناوری لباس هوشمند چیست و چگونه کار می کند؟

فناوری پارچه مدرن شامل اصلاح هوشمندانه لباس‌ها برای ایجاد یک جلوه مشخص است. لباس‌ها را می‌توان با کمک فناوری برای تغییر رنگ، جلوگیری از نور خورشید، جمع‌آوری داده‌های پزشکی، انتشار ارتعاش یا حتی نمایش پیام‌های سفارشی بازطراحی کرد. در اینجا برخی از شگفت‌انگیزترین پیشرفت‌ها در فناوری پارچه و پارچه‌های هوشمند آورده شده است. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

زره‌های زنجیره‌ای برای اسکلت بیرونی هوشمند

زره‌های زنجیره‌ای قرون وسطی هنوز از بین نرفته‌اند؛ آنها فقط به چیز دیگری تبدیل شده‌اند. در سال ۲۰۲۱، مهندسان مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) و دانشگاه فناوری نانیانگ (NTU) در سنگاپور، ماده‌ای شبیه به زره‌های زنجیره‌ای ایجاد کردند که در صورت فرمان از نرم به سخت تبدیل می‌شود و در حالت سخت، باری ۵۰ برابر وزن خود را تحمل می‌کند.

گروه برای ساخت این پارچه، لایه‌های توخالی پلاستیکی یا لایه‌های آلومینیومی چاپ سه بعدی را به هم متصل می‌کنند. درنهایت پارچه بوجود آمده می‌تواند تغییر شکل دهد اما استحکام خود را حفظ می‌کند.

برخلاف پارچه‌های مشابه، که سفتی یا نرمی آنها با میدان‌های الکترومغناطیسی تنظیم می‌شود، این زره‌های زنجیره‌ای از اصل مسدود شدن استفاده می‌کنند. این همان اصلی است که موجب سفت شدن کیسه برنج می‌شود زیرا دانه‌ها جایی برای حرکت ندارند. ذرات به روشی مشابه در کیسه‌های خلاء مهر و موم می‌شوند. این پارچه در صورت سخت شدن می‌تواند تا دو پوند وزن را تحمل کند، که بیشتر از هر پارچه هوشمند دیگری است که تا به امروز طراحی شده است.

Jose Andrade، پروفسور مهندسی عمران و مکانیک با تخصص در مدل‌سازی مواد دانه‌ای می‌گوید: «مواد گرانول نمونه‌ای زیبا از سامانه‌های پیچیده هستند، که در آن فعل و انفعالات ساده در مقیاس دانه می‌تواند منجر به رفتار پیچیده ساختاری شود. در فناوری زره زنجیره‌ای، توانایی حمل بارهای کششی در مقیاس دانه یک تغییر دهنده بازی است. توانایی شبیه‌سازی چنین رفتار پیچیده‌ای، راه را برای طراحی و عملکرد سازه‌ای خارق‌العاده باز می‌کند.»

کاربردهای بالقوه این پارچه عبارتند از زره محافظ، قالب‌های تطبیقی ​​که سفتی را با بهبودی بیمار تغییر می‌دهند، پل‌هایی که می‌توان آن‌ها را باز کرد و سپس در جای خود سفت کرد و اسکلت‌های بیرونی که به طور بالقوه به افرادی که مشکلات حرکتی دارند اجازه می‌دهد به طور عادی راه بروند.

لباس‌هایی که خود را تمیز میکنند

در سال ۲۰۱۶، دانشمندان مؤسسه فناوری سلطنتی ملبورن، در استرالیا، پارچه‌ای خود تمیز شونده را با رشد نانوساختارهای مس و نقره بر روی الیاف پنبه‌ای ساختند. فرآیند رساندن نانوساختارهای فلزی به منسوجات شامل پوشاندن پارچه پنبه‌ای با استفاده از محلول اسیدی کلرید قلع، سپس فرو بردن پارچه در محلول نمک پالادیوم است که موجب می‌شود پالادیوم (فلز کمیاب) به طور خود به خود روی پارچه تشکیل شود. در نهایت، حمام‌های مس و نقره منجر به رشد نانوساختارهای فلزی فوتواکتیو شدند.

اتم های فلزی این نانوساختارها با نور برانگیخته می‌شوند. هنگامی که این ماده در معرض نور قرار می‌گیرد، مواد آلی را تجزیه و در کمتر از شش دقیقه خود را از لکه‌ها و کثیفی پاک می‌کند.

این اختراع ممکن است در صنایع مبتنی بر کاتالیزور مانند مواد شیمیایی کشاورزی و دارویی مفید باشد، اما هنوز کار بیشتری برای انجام دادن و بهبود تکنیک، به ویژه تلاش برای اطمینان از عدم رها شدن نانوذرات فلزی در فاضلاب وجود دارد که منجر به مسائل زیست محیطی می‌شود. نانوذرات نقره نیز برای جلوگیری از بوها و از بین بردن باکتری‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما در شرایط خاصی می‌توانند به یون های سمی تبدیل شوند.

پارچه‌هایی که شما را خنک می‌کنند

استفاده از تهویه مطبوع و پنکه‌های برقی برای خنک کردن هوا نزدیک به ۲۰ درصد از کل برق مصرفی در ساختمان‌ها را تشکیل می‌دهد. پس چه می شود اگر مردم در وهله اول از گرم شدن خود جلوگیری کنند؟

در سال ۲۰۲۰، گروهی از پژوهشگران دانشگاه استنفورد (ایالات متحده آمریکا) و دانشگاه نانجینگ (چین) یک تکه ابریشم را تغییر دادند تا ۹۵ درصد نور خورشید را منعکس کند. ابریشم پارچه‌ای است که روی پوست انسان احساس خنکی می‌کند زیرا بیشتر نور خورشید را منعکس می‌کند. به این ترتیب، آنها توانستند ابریشم را ۳٫۵ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از هوای اطراف در زیر نور خورشید نگه دارند.

دانشمندان با افزودن نانوذرات اکسید آلومینیوم به الیاف ابریشم به این امر دست یافتند. این نانوذرات می‌توانند طول موج‌های فرابنفش نور خورشید را منعکس کند و این امر با سردتر نگه داشتن پوست در حدود ۱۲.۵ درجه سانتی‌گراد نسبت به لباس‌های نخی ثابت شد.

ابتدا، دانشمندان با کمک پوست شبیه‌سازی شده و ساخته شده از سیلیکون این محصول را آزمایش کردند. هنگامی که آنها ابریشم مهندسی شده را روی پوست شبیه‌سازی شده ‌پوشانند، پوست در زیر نور مستقیم خورشید، ۸ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از ابریشم طبیعی بود.

سپس، یک پیراهن آستین بلند از ابریشم مهندسی شده درست کردند و از یک داوطلب خواستند آن را در حالی که در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد در زیر نور خورشید ایستاده بود بپوشد. با تجزیه و تحلیل تصاویر مادون قرمز، پژوهشگران دریافتند که ابریشم اصلاح شده به اندازه ابریشم طبیعی یا منسوجات پنبه‌ای گرم نمی‌شود.

بیش از یک سال پیش، گروهی از پژوهشگران مؤسسه ملی گرافن دانشگاه منچستر، منسوجات هوشمند جدیدی را برای لباس‌های سازگار با گرما با بهره‌گیری از انتشار مادون قرمز (توانایی تابش انرژی) گرافن طراحی کردند.

پارچه‌هایی که شما را خنک می‌کنند

پروفسور Coskun Kocabas، رهبر این پژوهش گفت: «قابلیت کنترل تابش حرارتی یک ضرورت کلیدی برای چندین کاربرد حیاتی از جمله مدیریت دمای بدن در آب و هوای با دمای بیش از حد بالا است. پتوهای حرارتی نمونه رایجی است که برای این منظور استفاده می‌شود. با این حال، حفظ این قابلیت‌ها با گرم شدن یا خنک شدن محیط اطراف یک چالش است».

لباس‌های تولید کننده انرژی

در سال ۲۰۱۶، پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا در آتلانتا پارچه‌ای ساختند که هم از نور خورشید و هم از حرکت انرژی برداشت می‌کند. گروه برای ساخت این پارچه، رشته‌هایی از پشم، سلول‌های خورشیدی که از الیاف پلیمری سبک وزن ساخته شده بودند و نانوژنراتورهای تریبوالکتریک مبتنی بر فیبر را به هم بافتند.

این پارچه ۳۲۰ میکرومتر ضخامت دارد و بسیار انعطاف‌پذیر، قابل تنفس و سبک وزن است. گروه معتقد است این پارچه روزی می‌تواند در چادر، پرده یا حتی لباس ادغام شود.

لباس‌های تولید کننده انرژی

یک روز، این فناوری حتی می تواند به ما کمک کند تلفن‌هایمان را در حال حرکت شارژ کنیم. این نوع پژوهش‌ها اخیراً توجه بسیاری را به خود جلب کرده است زیرا این روزها لوازم الکترونیکی منعطف و پوشیدنی بسیار محبوب و مد شده‌اند اما هر کدام از آنها به یک منبع انرژی نیاز دارند.

پارچه‌های قابل برنامه‌ریزی

در ژوئن ۲۰۲۱، مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست الیاف قابل برنامه‌ریزی را توسعه دادند که به ما اجازه می‌دهد داده ها را در لباس‌های خود ذخیره کنیم.

پارچه‌های قابل برنامه‌ریزی

این الیاف از تراشه‌های سیلیکونی ساخته شده‌اند که به صورت الکتریکی به یکدیگر متصل شده‌اند. به این ترتیب، آنها می‌توانند ظرفیت ذخیره‌سازی مشخصی داشته باشند که می‌تواند تا دو ماه بدون انرژی اضافی دوام بیاورد.

به گفته پژوهشگر ارشد Yeol Fink، این الیاف‌های دیجیتال همچنین می‌توانند به عنوان حسگرهایی برای نظارت بر عملکرد فیزیکی و حتی تشخیص بیماری‌ها عمل کنند، به ویژه اگر با یک شبکه عصبی یکپارچه شوند. یک شبکه عصبی می‌تواند به پیش‌بینی فعالیت و الگوهای بدن کاربر کمک کند و در نهایت موجب تشخیص زودهنگام یک مشکل تنفسی یا سلامتی شود.

لباس‌های پایش بیومتریک

ساعت های تناسب اندام تنها دستگاه‌های پوشیدنی نیستند که می‌توانند فعالیت، ضربان قلب و عادات خواب شما را کنترل کنند. لباس کار، لباس خواب و حتی لباس‌های زیری وجود دارند که این کار را از طریق حسگرها انجام می‌دهند.

لباس زیر ایجاد شده توسط شرکت منسوجات هوشمند Myant که با یک برنامه همگام است، سطح استرس، زمان بی‌تحرکی و سایر گزینه‌های رایج برای دستگاه های پوشیدنی و همچنین خستگی راننده را اندازه می‌گیرد.

در سال ۲۰۲۰، پژوهشگران MIT یک حسگر قابل شستشو ساختند که علائم حیاتی کاربر را کنترل می‌کند و پتانسیل تبدیل شدن به انقلاب بزرگ بعدی در زمینه مراقبت‌های بهداشتی از راه دور را دارد.

لباس‌های پایش بیومتریک

در همین حال، مرکز پژوهش‌های Empa در سوئیس، فیبرهای نوری را در منسوجات هوشمند ادغام کرده است تا گردش خون را کنترل کنند و از زخم بستر بیماران بی‌حرکت جلوگیری کند.

از سوی دیگر، شرکت دانمارکی Edema ApS جوراب‌های قابل شستشو اصلاح‌شده برای تشخیص تغییرات حجم پا را ایجاد کرد که به‌ویژه برای بیمارانی که از تجمع مایع یا لخته‌های خون احتمالی در پا رنج می‌برند، مفید است.

لباس‌های پایش بیومتریک

همانطور که می‌بینید، کاربردهای متعددی برای لباس‌های هوشمند وجود دارد و انتظار می‌رود بسیاری از کاربردهای دیگر به زودی ظاهر شوند. در حالی که لباس‌های هوشمند ممکن است هنوز رایج نباشند، روزی شیوه لباس پوشیدن ما را متحول کنند.


>> لباس سازگار ​​چیست و چگونه میتواند زندگی افراد دچار معلولیت را آسانتر کند؟

>> لباس های هوشمند قابل شستشو وضعیت سلامتی شما را کنترل میکنند


منبع:  interestingengineering.com

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *