ساخت پارچه هوشمند گرم‌کن بدون نیاز به برق با قابلیت نمایش دما

 محققان دانشگاه واترلو در کانادا با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه جیانگنان چین، موفق به توسعه پارچه‌ای هوشمند شده‌اند که می‌تواند با استفاده از نور خورشید گرم شود و همزمان تغییرات دما را به‌صورت بصری نمایش دهد. این پارچه که از نانوذرات پیشرفته در ساختار خود بهره می‌برد، نیازی به منبع انرژی خارجی ندارد و می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت پوشاک، به‌ویژه لباس‌های زمستانی، ایجاد کند. نتایج این تحقیق در مجله Advanced Composites and Hybrid Materials منتشر شده است.

این پارچه هوشمند از ترکیب نانوذرات پلی‌آنیلین و پلی‌دوپامین با پلی‌یورتان ترموپلاستیک ساخته شده است. این نانوذرات با جذب نور خورشید، انرژی خورشیدی را به گرما تبدیل می‌کنند و دمای پارچه را تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهند. یکی از ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد این پارچه، استفاده از رنگ‌های ترموکرومیک است که با تغییر دما، رنگ پارچه را به‌صورت برگشت‌پذیر تغییر می‌دهند. این قابلیت به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به ابزار‌های جانبی، تغییرات دما را به‌صورت بصری مشاهده کنند.

پروفسور یونینگ لی، سرپرست این تحقیق از دانشگاه واترلو می‌گوید: جادوی تغییر رنگ این پارچه در ترکیب نانوذرات تعبیه‌شده در الیاف آن نهفته است. این نانوذرات با فعال شدن تحت نور خورشید، گرما جذب می‌کنند و آن را به گرمایی مطبوع تبدیل می‌کنند.

این پارچه هوشمند نه تنها از نظر عملکردی پیشرفته است، بلکه از نظر دوام و انعطاف‌پذیری نیز ویژگی‌های قابل توجهی دارد. این پارچه می‌تواند تا پنج برابر طول اولیه خود کِش بیاید و تا ۲۴ بار شست‌وشو را بدون کاهش عملکرد تحمل کند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود تا این پارچه برای استفاده در شرایط سخت و محیط‌های چالش‌برانگیز ایده‌آل باشد.

یکی دیگر از مزایای این فناوری، نظارت یکپارچه بر دما است که ایمنی و کارایی آن را افزایش می‌دهد. پروفسور لی در این باره می‌گوید: ما دوام این پارچه را در اولویت قرار دادیم تا اطمینان حاصل کنیم که می‌تواند در برابر استفاده مکرر و قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی مقاومت کند و در عین حال ویژگی‌های نوآورانه خود را حفظ کند.

این پارچه هوشمند کاربرد‌های گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. از جمله این کاربرد‌ها می‌توان به استفاده در لباس‌های زمستانی، تجهیزات نجات در هوای سرد و حتی پوشاک حیوانات خانگی اشاره کرد. این فناوری می‌تواند به‌ویژه در مناطقی که دسترسی به برق محدود است، مانند مناطق دورافتاده یا در شرایط اضطراری، بسیار مفید باشد.

علاوه بر این، این پارچه می‌تواند در صنایع پیشرفته مانند هوافضا و تولیدات صنعتی نیز مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، می‌توان از آن در ساخت لباس‌های ایمنی برای کارگران در محیط‌های سرد یا در تولید پتو‌های گرم‌کننده برای عملیات امداد و نجات استفاده کرد.

اگر چه این پارچه هوشمند پتانسیل بالایی دارد، اما تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی کاهش هزینه‌های تولید آن است. یکی از مواد اصلی مورد استفاده در این پارچه، پلی‌دوپامین است که هزینه نسبتاً بالایی دارد. محققان در حال بررسی جایگزین‌هایی برای این ماده هستند تا تولید انبوه این پارچه را مقرون‌به‌صرفه‌تر کنند.

این پارچه هوشمند خورشیدی گامی بزرگ در جهت توسعه فناوری‌های پوشیدنی پایدار و ایمن است. با قابلیت گرم‌کنندگی بدون نیاز به برق، نظارت بر دما و دوام بالا، این فناوری می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت پوشاک و کاربرد‌های صنعتی ایجاد کند. در آینده‌ای نزدیک، شاهد استفاده گسترده از این پارچه در محصولات مختلف خواهیم بود که زندگی روزمره را راحت‌تر و ایمن‌تر می‌کند.

این تحقیق نه تنها نشان‌دهنده پیشرفت‌های علمی در حوزه نانوذرات و مواد هوشمند است، بلکه گامی مهم در جهت توسعه فناوری‌های پایدار برای آینده است.

منبع:  ستاد ویژه توسعه فناوری نانو