لباس های سخنگو در راهند

در حال حاضر فناوری نوین تهیه و تولید الیاف هوشمند به مرحله‌ای رسیده که برای احساس صوت و نور یا تولید صدا تنها به یک منبع قدرت خارجی نیازمند است. اخبار جدید نشان می‌دهد که وضعیت موجود بزودی دستخوش تغییر و تحولی اساسی در صنعت نساجی و پوشاک هوشمند آینده خواهد شد. به نحوی که دانشمندان انستیتو فناوری ماساچوست (M.I.T) مشغول توسعه پوشاکی هستند که نه تنها چشم و گوش دارند بلکه حرف هم می‌زنند. محققان این مرکز با افزودن مواد حساس به نور و صدا به الیاف مصنوعی در صدد ارائه مواد هوشمندی هستند که می‌تواند طیف گسترده‌ای از کاربردها از میکروفن‌های مخفی گرفته تا حسگرهای پزشکی را پوشش دهد.

در همین خصوص یوئل فینک، دانشمند M.I.T و سرپرست گروه تحقیقات توضیح می‌دهد که الیاف عمدتا در گروه مواد ایستا و بدون تحرک جای می‌گیرند. پنبه، پلی استر، پشم و ... از ظاهری مناسب برخوردارند و حس آرامش و راحتی می‌دهند و تقریبا کل هنری که می‌توانند داشته باشند تا همین حد است. از طرفی همین مواد و مصالح خوش ظاهر و پر مصرف به اصطلاح خاموش و بی‌زبان هستند، به همین دلیل ما تلاش کردیم به این موضوع مهم پی ببریم که یک رشته از الیاف را به چه میزان می‌توان پیچیده‌سازی کرد تا از این طریق کارکردهای بسیار متفاوتی که به دنبال این دگرگونی می‌توان به الیاف محول کنیم را ببینیم. در واقع دستیابی به این مهم برای آینده صنعت نساجی و پوشاک نوین فردا و همچنین دیگر حوزه‌هایی که به نحوی با الیاف هوشمند سر و کار دارند، چشم‌انداز نوید بخشی را پیش روی ما می‌گشود.

اما کلید اصلی کار این محققان روی الیاف یک فرآیند تولیدی خاص است که به طرز قابل توجهی مشابه همان مکانیسم ساخت تافی و آبنبات‌های میله‌ای است. دانشمندان برای ایجاد الیاف حساس به صدا ابتدا میله‌ای ضخیم یا پیش قالبی چند لایه را تهیه کردند. درون این پیش قالب را لایه‌های ضخیمی از الکترودهای گرافیتی تشکیل می‌دهند که شبیه همان مواد پیزوالکتریک انعطاف‌پذیری هستند که معمولا در میکروفن‌ها و مواد حساس به نور یافت می‌شوند. محققان در مرحله بعد این محور میله‌ای‌شکل لایه‌دار را حرارت داده و آن را تا حدی که به چند کیلومتر رشته در اندازه نانومتری تبدیل شود، کشیدند. نتیجه این فرآیند رشته‌هایی با لایه‌های نازک بودند که گذشته از اندازه‌شان با پیش قالب اصلی تفاوتی نداشتند. البته فرآیند حرارت دادن این قبیل مواد موجب مخلوط شدن آنها، جدا شدن لایه‌ها و در نهایت تحویل الیافی بی‌فایده می‌شود که برای اجتناب از این پیامد محققان شگردی ابتکاری به خرج دادند. در واقع محققان روش منحصربه‌فردی را برای فرآیند کشیدن الیاف به کار بستند که موجب تخریب و از بین رفتن معماری اصلی و زیربنایی آنها نمی‌شد.

این شگرد محققان هر چند در ظاهر ساده به نظر می‌رسد اما آنها را قادر ساخت کلاس نوین و قابل گسترشی از الیاف با قابلیت و توانمندی‌های جدید و منحصربه‌فرد ارائه کنند. موفقیت گروه در تهیه الیاف کارآمد جدید تا حدی بوده است که محققان دانشگاه برکلی کالیفرنیا را به تحسین واداشت. در همین رابطه، یابلونوویچ از محققان پیشرو در زمینه الیاف نوین معتقد است که فینک و گروهش بخش قابل توجهی از مسیر تولید الیاف آینده را پیموده‌اند و پژوهش آنها واقعا خلاقانه و در مسیر درستی قرار گرفته است. گروه تحقیقاتی فینک سال گذشته نیز از این تکنیک برای ارائه الیافی استفاده کردند که می‌توانستند ببینند. در حقیقت آنها با درآمیختن مواد پیزوالکتریک در الیاف موفق به ساخت الیافی شده‌اند که علاوه بر دیدن، قادر به شنیدن و صحبت کردن هم هستند.

جزئیات پژوهش جدید نشان می‌دهد که افزودن ماده‌ای پیزوالکتریک به فرآیند تهیه الیاف جدید باعث ایجاد جریانی الکتریکی در پاسخ به فشار در این الیاف می‌شود. زمانی که یک موج صوتی به این الیاف اصابت می‌کند، خم شده و تولید الکتریسیته می‌کند. در نتیجه محققان با سنجش و اندازه‌گیری جریان الکتریکی مزبور می‌توانند امواج صوتی و فشار را در دامنه‌ای شامل اصوات بلند در اندازه امواج مگاهرتز تا امواج مافوق صوت غیرقابل شنیدن، گوش کنند. در این میان نکته جالب توجه دیگر درخصوص الیاف جدید آن است که می‌توانند برعکس هم عمل کنند. زمانی که یک جریان الکتریکی به الیاف پیزوالکتریک ارسال می‌شود، آنها می‌توانند دامنه مشابهی را از امواج صوتی و فشار ایجاد کنند. با این اوصاف، فینک و گروهش معتقدند هدف نهایی آنها دستیابی به الیافی است که هر یک از این کارکردهای بالقوه حیاتی و ارزشمند را یکجا در خود داشته باشد. به اعتقاد آنها چنین مقصودی همانند حرکت از مدار تخت ساده به یک مدار مجتمع اما فقط در یک رشته ساده است. اما دامنه کاربردها برای چنین الیاف یکپارچه و مجتمعی دور از انتظار و مدام در حال توسعه خواهد بود. یکی از کاربردهای بدیهی و آشکار الیاف همه کاره هوشمند میکروفن‌های مخفی تعبیه شده در البسه یا پیراهن‌هایی است که می‌تواند در مواقع لازم به بلندگو تغییر یابند. البته با پیشرفتی که در روند توسعه و ساخت الیاف کارکرد پذیر پیش‌بینی می‌شود، انتظار می‌رود سایر کاربردهای آنها ماهیتی ظریف، دقیق و ماهرانه‌تر داشته باشد. در این میان و به‌عنوان نمونه می‌توان الیاف باریکی را توسعه بخشید که با هدف کنترل و پایش جریان خون از میان عروق و شریان‌ها کشیده شوند یا از این الیاف هوشمند می‌توان برای تصویرکشی اندام‌های بدن همچون ریه‌ها استفاده کرد که در وضعیت معمول و با فناوری امواج مافوق صوت دیدنشان دشوار است.

در این میان نکته قابل توجه دیگر بحث توان مصرفی الیاف است که در حال حاضر به یک منبع قدرت خارجی نیاز دارند اما محققان از تغییری که بزودی در این خصوص روی خواهد داد، خبر می‌دهند. به عنوان نمونه با پیچ دادن الیاف پیزوالکتریک می‌توان خروجی قدرت را زمانی که آنها خم می‌شوند به حداکثر رساند، به این شکل می‌توان امید ایجاد الیافی را داشت که نه تنها خودش را بتواند توانبخشی کند، بلکه قادر به توانبخشی به سایر وسایل الکتریکی نیز باشد. در همین رابطه ارتش آمریکا از قبل آزمایش‌هایی را روی مواد حساس به نور به عنوان وسیله ارتباطی و مخابراتی بین سربازان صورت داده است. البته بازارهای هدف و عمده‌ای نظیر ارتش و پزشکی در وهله نخست از بیشترین احتمال برای توسعه مصارف الیاف نوین برخوردارند و انتظار می‌رود این روند طی 10 سال آینده با کاربردهای عمومی و غیر نظامی بیشتری دنبال شود.

محققان بر این باورند که روند موجود تداوم مسیری است که در آینده بیشتر شاهد آن خواهیم بود؛ آینده نزدیکی که در آن پوشاک ما از فناوری بسیار پیشرفته برخوردار شوند، ضمن این که باید از خودمان بپرسیم در صورتی که تمام لباس‌های مان نیازمند اتصال به پریز برق شوند، تکلیف چیست؟