پژوهشگران دانشکده مهندسی و علوم کاربردی «جان ای. پاولسون» دانشگاه هاروارد (SEAS) نوعی پارچه بافتنی هوشمند را توسعه دادهاند که میتواند تغییر شکل دهد، مانند کلید عمل و حتی دستگاههای الکترونیکی را کنترل کند. این فناوری میتواند راه را برای نسل جدیدی از پوشیدنیهای هوشمند هموار کند، محصولاتی که راحت، انعطافپذیر و تولید آنها آسان است.
گروه پژوهشی به سرپرستی کاسالیا ماهادوان، پژوهشگر پسادکتری آزمایشگاه «کاتیا برتولدی» در دانشگاه هاروارد، بر ویژگی به نام «چندپایداری» (Multistability) تمرکز کردند؛ قابلیتی که به جسم اجازه میدهد بدون نیاز به تامین مداوم انرژی، در بیش از یک حالت پایدار بماند. نمونه ساده این ویژگی، کلید برق است که تا زمان تغییر وضعیت، در حالت روشن یا خاموش میماند.
پژوهشگران برای ساخت این پارچه، بهجای استفاده از پلاستیک یا مواد سخت، از روشهای رایج بافندگی در صنعت پوشاک بهره گرفتند. آنان با استفاده از تکنیک «بافت پودی»، نخهای بسیار کشسان را با روشی موسوم به «پلیتینگ» در کنار هم قرار دادند و پارچهای ضخیم تولید کردند که بهطور طبیعی به شکلهای سهبعدی خم میشود.
در این ساختار، نخهای مختلف بهگونهای در دو سمت پارچه قرار گرفتهاند که تنش داخلی ایجاد میکنند و باعث خم شدن و پیچیدن پارچه میشوند، رفتاری مشابه لبههای یک تیشرت برشخورده که بهطور طبیعی به داخل جمع میشود. پژوهشگران با تغییر الگوی بافت توانستند پارچههایی تولید کنند که بهجای تغییر تدریجی، بهسرعت بین چند شکل مختلف جابهجا میشوند.
گروه پژوهشی برای بررسی دقیق عملکرد این پارچه، نمونههای متنوعی را آزمایش و با استفاده از شبیهسازیهای رایانهای نحوه خم شدن و تغییر شکل آنها را پیشبینی کرد. آنان بهجای مدلسازی تکتک الیاف، پارچه را بهعنوان یک ساختار یکپارچه در نظر گرفتند که طراحی و تحلیل آن را بسیار سادهتر میکرد.
آنان همچنین نخهای رسانای بسیار نازکی را درون پارچه بافتند تا این پارچه بتواند بهعنوان کلید الکتریکی نرم عمل کند و با تغییر شکل پارچه، مدارهای الکتریکی بهصورت خودکار وصل یا قطع شوند.
در یکی از آزمایشها، یک پوسته بافتنی با تغییر شکل خود چراغ «الایدی» (LED) را روشن و خاموش کرد. پژوهشگران در نمونهای دیگر، حسگر پوشیدنی ساختند که روی زانو یا آرنج قرار گرفت و هر بار که مفصل به اندازه کافی خم میشد و پارچه تغییر حالت میداد، ریزکنترلگر آردوینو (Arduino) این حرکت را ثبت میکرد و قادر بود تعداد قدمها یا حرکات تکراری دست را بشمارد.
آنان همچنین آباژور هوشمندی ساختند که از سه کلید بافتنی مستقل بهره میبرد. هر کلید با کشیده شدن و تغییر شکل پارچه، رنگ متفاوتی از نور را روشن میکرد.
طبق گزارش تک نیوز، از آنجا که این پارچهها با ماشینآلات متداول صنعت پوشاک تولید میشوند، پژوهشگران معتقدند امکان تولید انبوه این فناوری بدون نیاز به تغییرات اساسی در خطوط تولید فعلی وجود دارد.
به گفته پژوهشگران، این فناوری میتواند در آینده به تولید لباسهای هوشمندی منجر شود که بهطور نامحسوس حرکات بدن را پایش کنند، بازخورد لمسی ارائه یا در صورت نیاز، شکل خود را تغییر دهند. این دستاورد نشان میدهد ترکیب هنر سنتی بافندگی با مهندسی نوین میتواند پارچههای معمولی را به نسل آینده منسوجات هوشمند و تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی تبدیل کند.
نتایج این پژوهش در نشریه Advanced Functional Materials منتشر شده است.
انتهای پیام
