محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در دانشکده نساجی به واسطه اجرای یک پروژه، موفق به تولید برداشت کننده منعطف انرزی الکتریکی با قابلیت شارژ تجهیزات و ارزیابی آنها شدند که دانشکده های مختلف نیز میتوانند از آن بهره ببرند.
محمد سجاد سرایانی بافقی دانشجوی مقطع دکتری دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تحلیل عملی و نظری عملکرد برداشت انرژی الکتریکی از لایه های الیافی پلی‌وینیلیدین‌فلوراید» گفت: در دهههای اخیر تغییرات چشمگیری در بسیاری از شاخه های علم و صنعت رخ دادهاست که تأثیر فراوانی بر زندگی انسان‌ها گذاشته است و این گسترش سریع فناوری منجر به نزدیک شدن شاخه های مختلف علم به‌یکدیگر شده‌است.
به گزارش سایت نساجی امروز به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، وی افزود: سازه های لیفی هوشمند از جمله دستاوردهای فناوری امروزی است که در زمینه های مختلفی کاربرد دارد.
سرایانی اضافه کرد: یکی از مهمترین موادی که جهت تولید این سازه های هوشمند استفاده می شود، پیزوالکتریک ها - موادی با قابلیت تبدیل انرژی الکتریکی و مکانیکی به‌یکدیگر - هستند.
به گفته وی، تاکنون مطالعه های گوناگونی درخصوص سامانه های پیزوالکتریک و کاربردهای آنها در حوزه های مختلف صورت گرفته است که اغلب به بهینه سازی ماده پیزوالکتریک یا پیکربندی سامانه پرداخته شده‌است. در این میان برخی از پژوهش ها نیز با تمرکز بر حسگرها و مبدل های منعطف پیزوالکتریک انجام شده است.
وی با بیان اینکه با وجود آنکه هدف نهایی این مطالعه ها و سرانجام آنها ارائه یک محصول است، تا کنون تحقیق مشخصی در خصوص رفتار این سامانه ها در حین استفاده و با گذر زمان صورت نگرفته است و جای خالی این مسئلهی بسیار مهم همچنان احساس میشود، گفت: به همین دلیل هدف اصلی در این مطالعه بررسی عملکرد سامانه در زمان استفاده است تا تعیین شود که سامانه های منعطف پلیمری پیزوالکتریک، تا چه زمان بدون افت خصوصیت قابل بهرهگیری هستند و ویژگی آنها در طول استفاده، دچار چه تغییرهایی میشوند.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: به بیان دیگر طول عمر مفید این مواد هوشمند به خصوص در کاربردهای مبدل و حسگر منعطف چه مقدار است. همچنین در این تحقیق یک مدل ریاضی بر اساس رابطه اساسی پیزوالکتریک ها ارائه شد که امکان پیشبینی، تحلیل و بهینه سازی عملکرد سامانه های الیافی تولید شده از پلیمرهای پیزوالکتریک را فراهم می سازد.
سرایانی ادامه داد: در این تحقیق در اولین گام یک دستگاه ارزیابی کننده خاصیت پیزوالکتریک به نام PiezoTester، برای اولین بار در ایران، طراحی و ساخته شد. این دستگاه نه تنها در این پروژه مورد استفاده قرار گرفت، بلکه به پیشبرد پروژه های متعددی در سایر دانشکده های دانشگاه امیرکبیر کمک شایانی کرد. اکنون تیم های تحقیقاتی متعددی برای ارزیابی نمونه های تولیدی در پروژه هایشان از این دستگاه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر، استفاده میکنند.
وی گفت: در ادامه پروژه، خواص مکانیکی و الکتریکی سامانه های پیزوالکتریک الیافی مورد ارزیابی قرار گرفت و تغییرات آنها در حین استفاده در فرکانس ها و سیکل های مختلف استفاده مورد بررسی قرار گرفت که نتایج جالب و چشمگیری داشت.
وی با اشاره به نتایج گفت: نتیجه ها نشان داد که در سیکل های متمادی نه تنها خواص افت نمی کنند بلکه بهبود می یابد.
در آخرین گام پروژه، مدل ریاضی ارائه شد که برای اولین بار ارتباطی بین ویژگی های ساختاری لایه‌ی الیاف، خاصیت مکانیکی الیاف و خاصیت پیزوالکتریک مواد با یکدیگر برقرار کرد. مدل ارائه شده علاوه بر کمک به تحلیل رفتار سامانه الیافی پیزوالکتریک، تاثیر چشمگیری در طراحی و بهینهسازی فرآیند تولید سامانه و تجاریسازی آنها در هر سطح از حساسیت مطلوب خواهد کرد و سبب صرفه جویی در زمان و مواد اولیه خواهد شد.
وی گفت: برای انجام این پروژه، پس از تولید سامانه های پیزوالکتریک الیافی بر اساس مطالعه های پیشین، بسترها در فرکانس، سیکل و بازه های زمانی مختلف تحت بارگذاری قرار گرفتند و خاصیت پیزوالکتریک و مکانیکی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت.
در وهله اول، خروجی این تحقیق در فناوری منسوجات هوشمند و ساخت حسگرها و مبدلهای منعطف قابل استفاده می باشد. همچنین خروجی این تحقیق در مهندسی پزشکی در شاخه های مهندس بافت و کاشت سلول و طراحی ابزار الکترونیکی کاشته شده در بدن نیز قابل استفاده است.