علمی، پژوهشی و فناوری

ابداع نخ ابریشمی غیرسمی برای تولید برق از لباس

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : دانش پژوهان دانشگاه چالمرز یک نخ ابریشمی ویژه ساخته اند که با مواد پلاستیکی رسانا پوشانده شده است. این نخ ابتکاری می‌تواند از قدرت گرمای بدن برای تولید برق استفاده کند.

این ماده انعطاف پذیر، سبک و غیر سمی، برای کاربرد‌های پوشیدنی مطلوب و مناسب ارزیابی شده است.

منسوجات ترموالکتریک از تفاوت دما، مانند بین دمای بدن فرد و محیط اطراف، برق تولید می‌کنند. هنگامی که این فناوری با حسگر‌ها ترکیب شود، می‌تواند به شیوه‌های مختلفی مفید واقع شود: از تامین انرژی دستگاه‌های پوشیدنی گرفته تا نظارت بر علائم حیاتی. جالب آنکه دیگر نیازی به باتری وجود ندارد.

این نخ ابریشمی با یک پلیمر رسانا پوشانده شده است - یک ماده پلاستیکی با ساختار شیمیایی منحصر به فرد که امکان هدایت الکتریکی را فراهم می‌کند.

«ماریا ویتوریا کرایرو» «Mariavittoria Craighero» دانشجوی دوره دکتری و مجری این پژوهش می‌گوید: «پلیمر‌هایی که ما استفاده می‌کنیم غیرسمی، قابل خمیدگی و سبک وزن هستند و به راحتی به صورت مایع و جامد قابل استفاده اند.»

برای نشان دادن کاربرد عملی نخ جدید، محققان دو ژنراتور ترموالکتریک ایجاد کردند: یک دکمه و یک تکه پارچه با نخ. 

هنگامی که این دستگاه‌ها در معرض اختلاف دما قرار می‌گرفتند، برق تولید می‌کردند. مقدار ولتاژ تولید شده بر اساس اختلاف دما و مقدار مواد رسانای موجود متفاوت است. هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، این منسوجات برق بیشتری تولید می‌کنند.

در اختلاف دمای ۳۰ درجه ای، پارچه بزرگتر تقریبا ۶ میلی ولت برق تولید کرد که می‌تواند در ترکیب با مبدل ولتاژ، به طور بالقوه دستگاه‌های قابل حمل را از طریق USB شارژ کند.

الیاف قابل شستشو

نکته جالب آنکه، این نخ برای بیش از یک سال کارایی خود را حفظ کرد و توانست چندین بار شستشو را بدون از دست دادن رسانایی الکتریکی خود تحمل کند.

این پژوهشگر افزود: «پس از هفت بار شستشو، نخ، دو سوم خاصیت رسانایی خود را حفظ کرد. این یک نتیجه بسیار خوب است، اگرچه قبل از اینکه از نظر تجاری جالب شود باید به طور قابل توجهی بهبود یابد.»

در حال حاضر، تولید مطلوب پارچه و دکمه‌های ترموالکتریک در خارج از محیط آزمایشگاه چالش برانگیز است. تولید آنها هم از نظر ساخت مواد و هم برای دوخت، به کار دستی نیاز دارد. مثلا دوخت یک پارچه چهار روز طول کشید. 

با این حال، محققان بر این باورند که فناوری جدید دارای پتانسیل قابل توجهی است و خودکار کردن فرآیند می‌تواند تولید در مقیاس بزرگ را امکان پذیر کند.

«کریستین مولر» «Christian Müller» یکی دیگر از مجریان این پژوهش نیز گفت: «اکنون نشان داده ایم که تولید مواد آلی رسانایی که می‌توانند عملکرد‌ها و خواص مورد نیاز این منسوجات را برآورده کنند امکان پذیر است.

وی افزود: «این یک گام مهم رو به جلو است. فرصت‌های فوق العاده‌ای در منسوجات ترموالکتریک وجود دارد و این تحقیقات می‌تواند برای جامعه مفید واقع شود.»

با تبدیل اختلاف دما به انرژی الکتریکی، این منسوجات می‌توانند طیف وسیعی از دستگاه‌های پوشیدنی، از ردیاب‌های تناسب اندام گرفته تا حسگر‌های پزشکی را تامین کنند.

حوزه منسوجات هوشمند در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل توجهی داشته است. یکی دیگر از پیشرفت‌های هیجان انگیز اخیر از دانشگاه واترلو به دست آمد، جایی که محققان پارچه هوشمند جدیدی را رونمایی کردند. آنها MXene و پلیمر‌های رسانا را با روش‌های ابتکاری نساجی ترکیب کرده تا پارچه ترموالکتریک قابل کشش بسازند.

نتایج این تحقیقات درنشریه Advanced Science منتشر شده است.