ايتنا - از خنک‌کنندگی تا ترجمه زبان اشاره: پارچه‌ای که حرکت را به انرژی تبدیل می‌کند

انسان‌ها ده‌ها هزار سال است لباس می‌پوشند تا از خود محافظت کنند و آسایش داشته باشند. با وجود پیشرفت‌های صنعت نساجی، کارکرد اصلی لباس تغییر چندانی نکرده است. پژوهشی تازه که در مجله «Advanced Science» منتشر شده، می‌تواند این وضعیت را عوض کند. دانشمندان دانشگاه ایلینوی در آمریکا پارچه‌ای هوشمند ساخته‌اند که همزمان بدن را خنک می‌کند، حرکت را حس می‌کند و برق تولید می‌کند، آن هم بدون لایه‌های اضافی یا مدارهای الکترونیکی مجتمع.

سپر حرارتی برای بدن

این پارچه بر پایه چاپ پلیمری PDMS ساخته شده و با ترکیب دی‌اکسید زیرکونیوم (ZrO₂) تقویت شده است. نتیجه، پارچه‌ای سبک، انعطاف‌پذیر، قابل شستشو و تنفس‌پذیر است. پژوهشگران این ماده را با روش چاپ مستقیم جوهر (Direct Ink Writing) به ساختاری الیافی تبدیل کرده‌اند.

دی‌اکسید زیرکونیوم اثری خنک‌کننده با دو سازوکار ایجاد می‌کند. نخست حدود ۹۶ درصد نور مستقیم خورشید را بازمی‌تاباند. دوم با تابش حرارتی، گرمای بدن را به محیط بیرون می‌فرستد. این فناوری دمای زیر پارچه را ۳ تا ۶ درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از هوای اطراف نگه می‌دارد. این ویژگی به‌ویژه برای کارگرانی که در موج‌های گرما ناچارند ساعت‌ها در فضای باز بمانند، ارزشمند است. در متن علمی مقاله، بازتاب خورشیدی این کامپوزیت چاپ‌پذیر حدود ۹۷.۳ درصد و گسیل‌مندی مادون‌قرمز آن حدود ۹۶.۹ درصد گزارش شده است.

حسگر حرکت و مولد انرژی

قابلیت‌های پارچه به خنک‌کنندگی محدود نمی‌شود. وقتی فرد حرکت می‌کند، اصطکاک پارچه با پوست بار الکتریکی ساکن تولید می‌کند؛ پدیده‌ای که به آن اثر تریبوالکتریک می‌گویند. خاصیت دی‌الکتریک زیرکونیوم اکسید، انباشت این بار را تقویت می‌کند. به همین دلیل یک ماده واحد هم برای خنک‌سازی تابشی و هم برای تولید برق از حرکت به کار می‌آید.

توان الکتریکی تولیدشده اندک و حدود ۴۷ میلی‌وات بر متر مربع است، اما برای تغذیه دستگاه‌های کوچک و کم‌مصرف کافی است و می‌تواند نقش حسگر حرکت را نیز ایفا کند. پژوهشگران همچنین نشان داده‌اند سیگنال‌های تریبوالکتریک حاصل از حرکت می‌توانند گرمایش ژول را به‌صورت لحظه‌ای فعال کنند. بدین ترتیب پارچه می‌تواند بسته به شرایط، میان خنک‌سازی غیرفعال و گرمایش فعال جابه‌جا شود.

از لباس ورزشی تا دستکش هوشمند

نخستین کاربرد آشکار این پارچه، لباس‌های ورزشی خنک‌کننده است، اما دامنه آن گسترده‌تر است. پژوهشگران قطعاتی از پارچه را روی آرنج قرار دادند تا حرکت بازو را پایش کنند، سپس آن را روی انگشتان به کار بردند تا سیگنال‌های زبان اشاره را ثبت و تفسیر کنند. این نتایج راه را برای استفاده از پارچه در لوازم جانبی تعاملی، مانند دستکش‌های هوشمندواقعیت مجازیباز می‌کند.

محققان انعطاف‌پذیری و تنفس‌پذیری پارچه را تأیید کرده‌اند. چالش بعدی، ارزیابی میزان راحتی آن در استفاده روزانه و طولانی‌مدت است.

این پارچه نمونه دیگری از تلاش پژوهشگران برای ساخت پوشاک چندمنظوره است؛ لباسی که به‌جای اتکا به باتری و مدارهای پیچیده، از ویژگی‌های خود ماده برای خنک‌سازی، حسگری و تولید انرژی استفاده می‌کند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.