توسعه منسوجات هوشمند الکترونیکی با قابلیت تجزیه سریع در محیط

بر اساس گزارش خبرگزاری مهر، دانشگاه‌های اکستر، کمبریج، لیدز و باث در پروژه‌ای با عنوان «منسوجات الکترونیکی هوشمند، پوشیدنی و سازگار با محیط زیست» (SWEET) مشغول به همکاری هستند. این پروژه به توسعه یک روش جدید پایدار برای تولید منسوجات الکترونیکی که به صورت کاملاً جوهرافشان و با حفظ محیط زیست طراحی شده‌اند، پرداخته است.

این منسوجات الکترونیکی باید دارای دوام، ایمنی برای استفاده و راحتی باشند و همچنین پایداری محیطی را نیز حفظ کنند. طراحی این گروه شامل سه لایه است: یک لایه حسگر، یک لایه برای اتصال به حسگرها و یک پارچه پایه. برای پایه از پارچه‌ای به نام Tencel استفاده می‌شود که از چوب تجدیدپذیر تولید شده و قابل تجزیه در محیط زیست است. اجزای الکترونیکی فعال در این طرح از گرافن و پلیمری به نام PEDOT: PSS تشکیل شده‌اند. این مواد رسانا با استفاده از چاپ جوهر افشان دقیق بر روی پارچه منتقل می‌شوند.

پژوهشگران این ماده را برای نظارت پیوسته بر فیزیولوژی انسان با کمک پنج داوطلب مورد آزمایش قرار دادند. نمونه‌های پارچه که به دستگاه‌های نظارتی متصل بودند، به دستکش‌هایی که شرکت‌کنندگان به دست داشتند، وصل شده بودند. نتایج نشان داد که این ماده قادر است به طور مؤثر و با قابلیت اطمینان، هم ضربان قلب و هم دما را با استانداردهای صنعتی اندازه‌گیری کند.

ترکیب قطعات الکتریکی با پارچه‌های عادی، فرآیند بازیافت مواد را دشوار می‌سازد، زیرا این ترکیبات معمولاً شامل فلزاتی مانند نقره هستند که به سادگی قابل تجزیه نیستند. پروفسور نازمل کریم از دانشکده هنر وینچستر دانشگاه ساوتهمپتون اظهار داشت که روش آن‌ها با محیط زیست سازگار است.

دکتر شایلا افروج، دانشیار در حوزه مواد پایدار از دانشگاه اکستر اظهار داشت: «رسیدن به نظارت مطمئن و استاندارد صنعتی با استفاده از مواد دوستدار محیط زیست یک نقطه عطف بزرگ است. این یافته‌ها نشان می‌دهند که پایداری نباید به بهای کاهش عملکرد تمام شود، به خصوص در کاربردهای حیاتی نظیر مراقبت‌های بهداشتی.»

این پژوهشگران، برای سنجش ویژگی‌های تجزیه‌پذیری زیستی، منسوجات الکترونیکی را در خاک دفن نمودند. بعد از گذشت چهار ماه، پارچه ۴۸ درصد از وزن و ۹۸ درصد از استحکام خود را از دست داد، که این امر نشان‌دهنده تجزیه سریع و کارآمد آن است. همچنین، یک ارزیابی چرخه عمر نشان داد که الکترودهای ساخته‌شده از گرافن، تا ۴۰ برابر کمتر از الکترودهای استاندارد بر محیط زیست تأثیر می‌گذارند.

مارزیا دولال، یکی از پژوهشگران این پروژه در دانشگاه وست انگلند بریستول، اظهار داشت: «تحلیل چرخه زندگی نشان‌دهنده این است که منسوجات الکترونیکی مبتنی بر گرافن در مقایسه با الکترونیک معمولی، ردپای محیطی بسیار کمتری دارند. این خصوصیت آن‌ها را به گزینه‌ای مسئولانه‌تر برای صنایعی تبدیل می‌کند که به دنبال کاهش اثرات زیست‌محیطی خود هستند.»

پژوهشگران امیدوارند که اکنون قادر باشند با طراحی لباس‌های قابل پوشیدن از SWEET برای کاربرد در حوزه مراقبت‌های بهداشتی، به‌خصوص در زمینه تشخیص و پیشگیری زودهنگام از بیماری‌های قلبی، پیشرفت کنند.