به کارگیری نیمه رساناها درون الیاف

به گزارش سرویس اطلاع رسانی نساجی امروز، یک تیم از محققان در سنگاپور به پیشرفت هایی در زمینه تولید اجزای نیمه رسانای میکروسکوپی دست پیدا کرده است که قابل استفاده در بخش تغذیه ماشین کشش الیاف بوده و می توان الیاف انعطاف پذیر با عملکرد بالا از آن تولید کرد؛ الیافی که قابلیت درک، ایجاد ارتباط و تعامل با یکدیگر را دارند.

این تیم از دانشگاه صنعتی نانیانگ به سرپرستی ژیگسون ونگ دریافت که تنش هایی بر روی نیمه رساناهای تاری پودی در جایی که هسته جامد می شود و در فاز جداگانه زمانی که الیاف خنک می شوند، شکل می گیرد. آن ها متوجه شده اند که این تنش ها باعث ایجاد نقاط ذوب مختلف و نرخ های گسترش دمایی متفاوت در ماده اولیه انتخابی می شود.

ژیائوتینگ جیا و الکس پاروت دو محقق از دانشگاه ایالتی و موسسه پلی تکنیک ویرجینیا گفتند: "نویسندگان نشان دادند که هر دو مشکل می تواند با انتخاب ترکیب درست از مواد اولیه کمتر شود: هسته های سیلیکونی در ترکیب با روکش های فلزی تهیه شده از شیشه سیلیسی فوق سخت خوب عمل می کنند در حالی که هسته های ژرمانیوم با روکش های فلزی تهیه شده از شیشه آلومینوسیلیکات عملکرد بهتری دارند."

دانشمندان از روشی برای پوشش دادن مواد اولیه نیمه رسانا درون الیاف با استفاده از قرار دادن آن ها درون یک لوله شیشه ای و گرم کردن و سپس خنک کردن هر دو ماده تا زمانی که برای کشیده شدن و تبدیل به یک رشته نازک، انعطاف پذیر باشند استفاده کردند. پس از برداشتن شیشه با استفاده از اسید این رشته درون یک لوله پلیمری و در کنار سیم های فلزی قرار داده می شود. آن ها ادعا می کنند که پس از یک دور دیگر حرارت دهی ماده اولیه می توان آن را تا تبدیل شدن به یک رشته چند صد متری که قادر به شناسایی و تجزیه و تحلیل سیگنال ها باشد، مورد کشش قرار داد.

تیم ونگ برای نشان دادن فناوری خود کلاهی را برای کمک به اختلال های بینایی درست کردند. بورد رابط درون کلاه قرار داده شد و سیگنال دریافت شده از کلاه نیز توسط یک اپلیکیشن موبایل قابل پردازش بود.

محققان ادعا می کنند که یافته های آن ها در تولید الیاف و پارچه های کارکردی با عملکرد بالا قابل استفاده است چون نیمه رساناها "اجزای حیاتی" هستند که در درجه اول بر عملکرد وسیله مورد نظر کنترل دارند.

آن ها می گویند: "یافته های ما ممکن است ما را یک قدم به تولید الیاف کارکردی با قابلیت بی سابقه حس کردن، تحریک، تبدیل انرژی و محاسبه نزدیک کند."

به کارگیری نخ های رسانا درون منسوجات اغلب فرایند سختی است چون ماده اولیه مورد استفاده (برای مثال سیم های فلزی) یا شکل آن(برای مثال حجیم یا انعطاف ناپذیر) باعث می شود تا نخ ها گاهی در طول فرایند تولید دچار پارگی شده و یا عملکرد ضعیفی از خود نشان دهند.

در نتیجه محققان تمرکز خود را بر روی روش هایی برای تولید نخ های رسانای بادوام، کشسان و سازگار با فرایندهای تولید موجود گذاشته اند. نخ های رسانایی که بر روی بدن مورد استفاده قرار می گیرند باید علاوه بر این ویژگی ها نرم و انعطاف پذیر نیز باشند. این موضوع اغلب باعث به وجود آمدن تعادلی میان راحتی محصول و عملکردهای مورد انتظار از آن(از نظر نیرو و انرژی) می شود.

محققان سنگاپوری تلاش کرده اند تا با توسعه یک فرایند جدید برای تولید الیاف انعطاف پذیر با عملکرد بالا بر چالش فوق غلبه کنند. تیم ونگ با تولید اجزای نیمه رسانای میکروسکوپی موفق شد آن ها را در قسمت تغذیه ماشین کشش الیاف به کار بگیرد و رشته هایی به طول چندصدمتر را خلق کند. به گفته تیم تحقیقاتی نخ تولید شده "بدون نقص" و قادر به شناسایی و تجزیه و تحلیل سیگنال ها بوده است. آن ها با تولید یک کلاه با استفاده از این نخ که قادر به شناسایی سیگنال های حاصل از فرد و سپس پردازش آن با اپلیکیشن موجود بر روی موبایل او بوده است، نخ را مورد آزمایش قرار دادند.

نخ های جدید دارای پتانسیل زیادی برای استفاده در بخش منسوجات هوشمند برای تولید فناوری های پوشیدنی که هم دارای عملکرد بالا و هم راحت در هنگام پوشیدن باشند، هستند.