تولید پارچه‌های قابل تغییر شکل امکان‌پذیر می‌شود

الیاف جدیدی که در دانشگاه «ام‌آی‌تی» ابداع شده‌اند، می‌توانند به تولید پارچه‌هایی کمک کنند که در واکنش به گرما تغییر شکل می‌دهند.

کد خبر: ۶۶۳۲۵۲

تاریخ: ۰۶ آبان ۱۴۰۲ - ۱۴:۲۹

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیو اطلس، پژوهشگران نوعی الیاف ارزان‌قیمت ساخته‌اند که در واکنش به گرما منقبض می‌شود و با از بین رفتن گرما شکل خود را از سر می‌گیرد. الیاف قابل تغییر شکل که با ماشین‌آلات کنونی تولید پارچه سازگار هستند و به حسگرها یا سخت‌افزارهای دیگر وابسته نیستند، می‌توانند کاربردهای بی‌شماری داشته باشند.

مدتی است که پژوهشگران روی تولید الیاف قابل تغییر شکل کار می‌کنند تا بتوان از آنها در منسوجات برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از گرم نگه داشتن افراد گرفته تا هواپیماها استفاده کرد اما بسیاری از آنها به سخت‌افزاری نیاز دارند که استفاده کردن از آنها را در بیرون از محیط آزمایشگاه غیر عملی می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه «ام‌ای‌تی»(MIT) و «دانشگاه نورث‌ایسترن»(Northeastern University) در حال حاضر نوعی الیاف ارزان‌قیمت به نام «فایبروبو»(FibeRobo) ساخته‌اند که در واکنش به دما تغییر شکل می‌دهد و با ماشین‌آلات تولید پارچه سازگار است. این بدان معناست که پتانسیل استفاده از این الیاف در دنیای واقعی وجود دارد.

«جک فورمن»(Jack Forman) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما برای همه چیز از منسوجات استفاده می‌کنیم. ما هواپیماها را با کامپوزیت‌هایی می‌سازیم که با الیاف تقویت شده‌اند، ایستگاه فضایی بین‌المللی را با پارچه محافظ تشعشع می‌پوشانیم و از منسوجات برای پوشش شخصی و در عملکردهای گوناگون استفاده می‌کنیم. منسوجات باید با محیط ما سازگارتر باشند اما کاملا بی‌اثر هستند.

پژوهشگران برای ایجاد الیافی که فعال می‌شوند و تغییر شکل می‌دهند و با روش‌های رایج تولید پارچه سازگار هستند، به «الاستومر کریستال مایع»(LCE) روی آوردند. کریستال مایع مجموعه‌ای از مولکول‌ها را در بر دارد که می‌توانند مانند مایع جریان داشته باشند اما هنگام ته‌نشین شدن، در یک آرایش کریستالی قرار می‌گیرند.

پژوهشگران ساختارهای کریستالی را با یک شبکه الاستومری کشسان ادغام کردند. هنگامی که گرما به الاستومر کریستال مایع اعمال می‌شود، کریستال‌ها از تراز خارج می‌شوند و الاستومر را جمع می‌کنند و باعث انقباض الیاف می‌شوند. هنگامی که گرما حذف می‌شود، مولکول‌ها به تراز اولیه خود باز می‌گردند.

در این فرآیند، نور باید به درستی استفاده شود. نور کم به جدا شدن مواد می‌انجامد زیرا بیش از اندازه روشن است و باعث جمع شدن آن می‌شود. در مرحله بعد، الیاف را در روغن غوطه‌ور می‌کنند تا پوشش لغزنده‌ای را به آن بدهند و دوباره آن را با نور ماوراءبنفش قوی خشک می‌کنند تا الیاف قوی و صاف ایجاد شود. در نهایت، آن را در یک قرقره جمع می‌کنند و در پودر غوطه‌ور می‌سازند تا بتوان از آن به راحتی در دستگاه‌های نساجی استفاده کرد.

کل فرآیند از تولید شیمیایی تا جمع شدن در قرقره، حدود یک روز طول می‌کشد و حدود یک کیلومتر الیاف را تولید می‌کند که آماده استفاده هستند. الیاف فایبروبو را می‌توان با هزینه ۲۰ سنت در هر متر تولید کرد که حدود ۶۰ برابر ارزان‌تر از الیاف قابل تغییر شکل تجاری موجود است. این الیاف می‌توانند تا ۴۰ درصد بدون خم شدن منقبض شوند اما نسخه ایمن برای پوست تا حدود ۲۵ درصد انقباض می‌یابد.

این الیاف را می‌توان بدون هیچ گونه تغییر در فرآیند تولید، در دستگاه‌های خیاطی و بافندگی صنعتی و غیر صنعتی و همچنین قلاب‌بافی گنجانید. پژوهشگران برای آزمایش کردن قابلیت‌های فایبروبو، از یک ماشین بافندگی صنعتی استفاده کردند تا یک ژاکت را برای سگ فورمن ببافند که بتواند آن را به سیگنال بلوتوث تلفن هوشمند متصل کند. همچنین، آنها از فایبروبو برای تولید یک لباس ورزشی استفاده کردند که وقتی کاربر ورزش می‌کند، سفت می‌شود.

پژوهشگران قصد دارند اجزای شیمیایی فایبروبو را به صورت قابل بازیافت یا قابل تجزیه زیستی ارائه دهند و فرآیند تولید پلیمر را ساده کنند تا کاربران بدون تخصص آزمایشگاهی بتوانند آن را به تنهایی بسازند.

پژوهشگران امیدوارند که مردم در آینده بتوانند فایبروبو را مانند نخ از فروشگاه صنایع دستی بخرند و از آن برای ساخت محصولات قابل شکل‌گیری استفاده کنند.