هوشمند سازی لباس با استفاده از فلز مایع مشتق از جلبک!

صنعت طراحی و تولید پوشاک هوشمند اگرچه کاملاً نوپا به نظر می‌رسد، اما سرمایه گذاری‌های قابل توجهی را به خود جذب کرده است. این فناوری که می‌تواند خدمات قابل توجهی را به ما عرضه کند، اخیراً شاهد یک نوآوری در زمینه تولید این لباس‌ها بوده که براساس آن فلزی که قرار است به عنوان اتصالات هوشمند لباس باشد به صورت مایع و جوهر در دستگاه چاپ سه بعدی قرار گیرد و بر روی لباس به چاپ برسد.

به گزارش فرارو، در آینده، لباس‌های هوشمند ممکن است بخشی جدا ناپذیر در زندگی ما باشند که وضعیت بدن ما را کنترل می‌کنند، با تلفن‌های هوشمند ارتباط برقرار می‌کنند و به طور کلی سلامتی ما را مدیریت می‌کنند. اما قبل از رویا پردازی ابتدا، دانشمندان باید راهی بیابند تا مدار‌های پیچیده، انعطاف پذیر و بادوام را به صورت مقرون به صرفه بر روی انواع پارچه نصب کنند. اکنون، بر اساس مطالعه‌ای که در ACS Applied Materials & Interfaces گزارش شده، محققان یک جوهر چاپ سه بعدی رسانا تولید شده از قطرات فلز مایع که با آلژینات- پلیمر مشتق شده از جلبک- پوشیده شده است، ساخته اند.

وسایل الکترونیکی معمولی سفت و سخت هستند و نمی‌توانند در برابر حرکات پیچشی و کششی که لباس در طول فعالیت‌های معمول روزانه متحمل می‌شود، مقاومت کند. در این میان، فلزات مایع مبتنی بر گالیوم (LMs)، به دلیل ماهیت سیال و رسانایی عالی خود، مواد امیدوار کننده‌ای برای ساخت اجزای الکترونیکی انعطاف پذیر هستند. با این حال، LM‌ها به خوبی به پارچه‌ها نمی‌چسبند، و کشش سطحی بزرگ آن‌ها باعث می‌شود که در حین چاپ سه‌بعدی به جای تشکیل مدار‌های پیوسته، توپی شوند. در یک مطالعه جدید، یونگ هه و همکارانش تلاش کردند نوع جدیدی از جوهر رسانا بسازند که می‌توان آن را به‌صورت سه بعدی مستقیماً روی لباس با الگو‌های پیچیده چاپ کرد.

محققان برای ساخت این جوهر، LM و آلژینات را مخلوط کردند. هم زدن محلول و حذف مایع اضافی منجر به ایجاد ریز قطرات LM شد که با یک پوسته میکروژل آلژینات پوشانده شدند. جوهر بسیار ضخیم بود تا اینکه از طریق یک نازل برای چاپ سه بعدی فشرده شد که پیوند‌های هیدروژنی موجود در میکروژل را شکست و آن را روان‌تر کرد. هنگامی که جوهر به سطح پارچه رسید، پیوند‌های هیدروژنی اصلاح شد و باعث شد الگوی چاپ شده شکل خود را حفظ کند. این تیم جوهر جدید را بر روی سطوح مختلف از جمله کاغذ، پارچه‌های پلی استر، پارچه‌های نبافته و نوار اکریلیک پرینت سه بعدی کردند. اگرچه الگو‌های چاپ شده در ابتدا رسانا نبودند، اما محققان آن‌ها را با کشش، فشار دادن یا انجماد، فعال کردند که باعث پاره شدن شبکه‌های آلژینات خشک شده برای اتصال ریز قطرات LM شد.

پس از فعال‌سازی، مدار‌های چاپی دارای رسانایی الکتریکی و ویژگی‌های سنجش عالی بودند. علاوه بر این، اعمال ولتاژ کمی به انتهای مدار باعث گرم شدن آن حتی در دما‌های بسیار سرد می‌شود. برای نشان دادن قابلیت‌های جوهر، تیم یک سری لوازم الکترونیکی را به صورت سه بعدی روی لباس‌های تجاری چاپ کرد. روی یک تی شرت، آن‌ها یک برچسب ارتباطی را چاپ کردند که تلفن هوشمندی را که در نزدیکی آن قرار داشت، برای باز کردن یک وب سایت هدایت می‌کرد. سنسور‌های دیگری که روی لباس چاپ می‌شوند، حرکت مفصل آرنج یا زانو را کنترل می‌کنند. همچنین مداری که توسط یک باتری کوچک تغذیه می‌شود، الگوی چاپ شده را در کمتر از یک دقیقه به بالای ۱۲۰ درجه فارنهایت گرم می‌کند. دانشمندان می‌گویند، جوهر LM-alginate را می‌توان با خیساندن پارچه در محلول ضعیف هیدروکسید سدیم بازیافت کرد و فلز مایع تازه را برای کاربرد‌های جدید بازیابی کرد.