طی سال‌های اخیر شاهد نمونه‌های زیادی از لباس‌های هوشمند بوده‌ایم که با استفاده از فناوری‌های گوناگون بر سلامت جسمانی افراد نظارت می‌کردند. اما به تازگی الیافی رسانا تولید شده است که می‌تواند یک لباس معمولی را تبدیل به لباسی “هوشمند” کند.
محققان دانشگاه “رایس”(Rice) با استفاده از الیاف نانولوله کربنی لباسی “هوشمند” ساخته‌اند که با برقراری تماس مستقیم با پوست به جمع‌آوری مداوم داده‌های مربوط به ضربان قلب می‌پردازد.
این رشته‌ها اندازه‌ای حدود ۲۲ میکرون دارند و از ده‌ها میلیارد نانولوله کربنی تشکیل شده‌اند. از آن زمان تاکنون دانشمندان در حال بررسی کاربردهای این الیاف در ساخت پروتز کاشت حلزونی گوش، آنتن‌های انعطاف‌پذیر و ترمیم بافت‌های الکتریکی قلب هستند.
این فناوری که مبتنی بر الیاف نانولوله کربنی است اولین بار در سال ۲۰۱۳ توسط محققان دانشگاه “رایس” ارائه شد. این الیاف به اندازه‌ی الیاف کربن محکم و به اندازه‌ی نخ انعطاف‌پذیر هستند و می‌توانند گرما و برق را مانند یک سیم فلزی از خود عبور دهند.
تولید لباس هوشمند نیز همیشه یکی از کاربردهای بالقوه این الیاف بوده است اما از این الیاف نمی‌توان در چرخ‌خیاطی‌های معمولی استفاده کرد. بنابراین محققان از یک دستگاه طناب‌بافی استفاده کردند و این رشته‌ها را به یکدیگر متصل کردند. سپس این رشته‌ها بافته شدند تا الیافی به اندازه‌ی یک نخ معمولی به دست بیاید. سپس این نخ‌ها بر روی پارچه دوخته شدند. محققان از الگوی زیگ‌زاگی برای دوختن این نخ‌ها به پارچه استفاده کردند تا هنگام کشیده شدن پارچه پاره نشوند.
استفاده از این الیاف در لباس ورزشکاران کاربردهای بالقوه زیادی فراهم می‌کند.
محققان همچنین آزمایشی طراحی کردند و در آن عملکرد لباس هوشمند خود را با نوار نمایشگر ضربان قلب مقایسه کردند و دریافتند که لباس هوشمند آنها عملکرد بهتری دارد. آنها همچنین از نخ‌های به کار برده شده در لباس به عنوان الکترود برای گرفتن نوار قلب استفاده کردند و دریافتند که لباس آنها عملکردی مشابه دستگاه‌های الکترودی تجاری دارد.
“لورن تیلور”(Lauren Taylor)، دانسجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه “رایس” و نویسنده‌ی اصلی این مقاله می‌گوید: این لباس باید به قفسه سینه فرد بچسبد. در مطالعات آینده ما از بخش‌های متراکم‌تری از نالوله‌های کربنی استفاده خواهیم کرد تا سطح تماس بیشتری ایجاد شود.
دانشمندان کاربردهای بالقوه‌ی زیادی برای این پارچه‌های هوشمند متصور می‌شوند. پارچه‌هایی که قابل شستشو باشند و به وسیله‌ی بلوتوث به تلفن‌های هوشمند متصل شوند و داده‌ها را منتقل کنند و یا به یک هولتر جیبی متصل شده و فعالیت قلب را ثبت کنند. سایر کاربردهای آن نیز می‌تواند ساخت چراغ‌های ال‌ای‌دی و نظارت بر سایر علائم حیاتی از جمله تنفس باشد.
محققان دانشگاه استنفورد از تولید نمونه اولیه یک باتری با استفاده از کلر خبر داده‌اند که ظرفیت شارژ آن ۶ برابر باتری‌های لیتیومی است.
این باتری به راحتی قابل شارژ است و تولید آن با تثبیت و محبوس سازی واکنش‌های فرار کلر ممکن شده است.
نمونه اولیه باتری‌های کلری در دهه ۷۰ میلادی تولید شدند و در آنها لیتیم-تیونیل کلرید استفاده شده بود. این باتری‌ها به دلیل چگالی بالا بسیار محبوب بودند، اما فرار بودن کلر موجب می‌شد تا این باتری‌ها فقط برای یک بار مصرف قابل استفاده باشند و لذا تولید انبوه آنها چندان مقرون به صرفه نبود.
انتظار می‌رود با تکمیل روند طراحی و تولید باتری کلر شاهد ساخت باتری‌هایی برای گوشی‌های هوشمند باشیم که بتوانند شارژ لازم برای این وسایل را برای مدت یک هفته تأمین کنند.
در یک باتری معمولی قابل شارژ، الکترون‌ها در حین تخلیه از یک طرف به طرف دیگر حرکت می‌کنند و سپس با شارژ مجدد باتری به حالت اولیه خود باز می‌گردند. در این حالت، کلرید سدیم یا لیتیوم کلرید به کلر تبدیل می‌شود که به علت واکنش پذیری بالا نمی‌تواند با کارایی بالا به کلرید تبدیل شود.
برای حل این مشکل الکترود جدیدی با استفاده از کربن متخلخل تولید شد تا مانند یک اسفنج عمل کرده، مولکول‌های نامنظم کلر را جذب کرده و آنها را به سدیم مبدل کند تا بتوان از این باتری برای شارژ مکرر استفاده کرد. مولکول‌های کلر در زمان شارژ این باتری در حفره‌های کوچک نانو کربنی به دام می‌افتند و می‌توان این باتری را برای ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ بار شارژ مکرر به کار برد.
منبع: ایسنا