پس از حمل یک بار سنگین عرق می کنید؟ این زمانی است که پارچه در بهترین حالت کار می کند. محققان دانشگاه تکنولوژی چالمرز، با همکاری دانشکده نساجی سوئدی در بوروس و موسسه تحقیقاتی Swerea IVF، پارچه ای تولید کرده اند که انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.
به گزارش سرویس خبر و گزارش نساجی امروز، هرچه بار بیشتری به پارچه وارد شده و مرطوب تر شود، برق بیشتری تولید می کند. نتایج در حال حاضر در الکترونیک های انعطاف پذیر مجله نیچر پارتنر منتشر شده است.
محققان چالمرز، آنجا لاند و کریسشن مولر، پارچه بافته شده ای تولید کرده اند که در هنگام کشیده شدن یا تحت فشار قرار گرفتن برق تولید می کند. این پارچه در حال حاضر می تواند برق کافی برای روشن کردن یک لامپ ال‌ای‌دی، ارسال سیگنال های بی سیم یا فعال کردن واحد های الکتریکی کوچک، مانند: یک ماشین حساب جیبی یا یک ساعت دیجیتال، تولید کند.
به گزارش سرویس خبر و گزارش نساجی امروز، این تکنولوژی بر مبنای اثر پیزوالکتریک قرار دارد، که باعث تولید برق از تغییر شکل یک ماده پیزوالکتریک می شود، مانند زمانی که این ماده کشیده می شود. در این پژوهش، محققان با بافتن الیاف پیزوالکتریک با الیاف رسانای جریان الکتریکی پارچه ای تولید کرده اند که برای انتقال جریان الکتریکی تولید شده مورد نیاز است.
لاند می گوید: « پارچه انعطاف پذیر و نرم است، و زمانی که مرطوب یا خیس باشد، کارایی بیشتری پیدا می کند. برای نشان دادن نتایج تحقیقات، ما از تکه ای پارچه در بند شانه ای یک کیف استفاده می کنیم. هر چه وزن محتویات کیسه بیشتر باشد کیف که از پارچه ما تشکیل شده سنگین تر می شود، و برق بیشتری به دست می آوریم. هنگامی که کیسه ما حاوی 3 کیلوگرم کتاب باشد، یک خروجی مداوم 4 میکروواتی تولید می کنیم. این میزان جریان برای روشن کردن متناوب یک لامپ ال‌ای‌دی کافی است. با ساخت کل کیف از پارچه های ما، می توانیم انرژی کافی برای انتقال سیگنال های بی سیم را به دست آوریم ».
الیاف پیزوالکتریک از بیست و چهار فیبر ساخته شده، که ضخامت هر کدام به اندازه یک رشته موست. هنگامی که الیاف به اندازه کافی مرطوب می شوند، در مایع محصور می شوند و کارآیی بیشتری خواهند داشت، زیرا مرطوب شدن باعث بهبود تماس الکتریکی بین فیبرها می شود. این تکنولوژی بر مبنای مطالعات قبلی محققان قرار دارد؛ محققان در این پژوهش ها فیبرهای پیزوالکتریک را توسعه داده اند، و اکنون ابعاد دیگری را به آن اضافه کرده اند.
لاند می گوید: « فیبرهای پیزوالکتریک از یک پوسته پیزوالکتریک در اطراف یک هسته رسانای جریان الکتریکی تشکیل شده اند. الیاف پیزوالکتریک در ترکیب با الیاف رسانای تجاری، یک مدار الکتریکی متصل به صورت سری را تشکیل می دهند ».
به گزارش سرویس خبر و گزارش نساجی امروز، تا کنون کار قبلی محققان در مورد پارچه های پیزوالکتریک عمدتا بر روی سنسورها و توانایی آنها برای تولید سیگنال های الکتریکی از طریق حساسیت فشار متمرکز بوده است. استفاده از انرژی برای فعال کردن مداوم قطعات الکترونیکی منحصر به فرد است.
لاند می گوید: « پارچه های بافته شده از الیاف پیزوالکتریک تکنولوژی را به راحتی قابل دسترسی می سازد و می تواند در زندگی روزمره مفید باشد. این امکان نیز وجود دارد که مواد بیشتری به بافت افزود یا از آن به عنوان یک لایه در یک محصول چند لایه استفاده کرد. به چندین اصلاح نیاز دارد، اما انجام آن ممکن است ».
محققان معتقدند که این تکنولوژی در اصل برای تولید در مقیاس بزرگ تر آماده است. در حال حاضر، پیدا کردن چگونگی استفاده از این تکنولوژی عمدتا بر عهده توسعه دهندگان محصولات صنعتی است. علی رغم تکنولوژی پیشرفته موجود در مواد، هزینه نسبتا کم است و با قیمت گورتکس هم قابل مقایسه است. محققان از طریق همکاری با دانشکده نساجی سوئدی در بوروس توانسته اند نشان دهند که می توان الیاف را در دستگاه های بافندگی بافت، و به اندازه کافی در برابر سایش مقاوم است که می تواند از عهده شرایط خشن تولید انبوه بر بیاید.
اطلاعات بیشتر در مورد پارچه ای که برق تولید می کند
به گزارش سرویس خبر و گزارش نساجی امروز، این پارچه شامل الیاف پیزوالکتریک بافته شده با الیاف رسانای جریان الکتریکی است. الیاف پیزوالکتریک از 24 فیبر ساخته شده اند که ضخامت هر کدام به اندازه یک رشته موست، و هر فیبر دارای یک هسته رسانای جریان الکتریکی است که با یک پلیمر پیزوالکتریک و عایق احاطه شده است.
در طول ساخت، پارچه در معرض یک میدان الکتریکی بالا قرار می گیرد، که باعث می شود بارهای مثبت و منفی در پلیمر به صورت منظم از هم جدا شوند. هنگامی که پارچه کشیده شده یا در معرض فشار قرار می گیرد، تغییر شکل الیاف موجب سازماندهی مجدد توزیع بار می شود و به این ترتیب یک ولتاژ الکتریکی ایجاد می کند. برای ایجاد یک مدار بسته به الیاف رسانای جریان الکتریکی نیاز است، که جریان الکتریکی بتواند در درون آن جریان یابد.
اطلاعات بیشتر در مورد اثر پیزوالکتریک
اثر پیزوالکتریک به یک ماده اجازه می دهد تا در زمان کشیده شدن یا تحت فشار قرار گرفتن ولتاژ الکتریکی تولید کند. پیزوالکتریک بودن نتیجه جابه جایی توزیع بار در ماده به دلیل تغییر شکل است، و می تواند در مواد بیولوژیکی، مانند: استخوان، پروتئین و دی‌ان‌ای ، و نیز انواع دیگر مواد، مانند: سرامیک، پلاستیک و منسوجات، یافت شود.