برداشت کننده منعطف انرژی الکتریکی با قابلیت شارژ تجهیزات تولید شد
محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به تولید برداشت کننده منعطف انرژی الکتریکی با قابلیت شارژ تجهیزات و ارزیابی آنها شدند.
به گزارش حوزه دانشگاهی گروه علمی پزشکی باشگاه خبرنگاران جوان، محمد سجاد سرایانی بافقی دانشجوی مقطع دکتری دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تحلیل عملی و نظری عملکرد برداشت انرژی الکتریکی از لایه های الیافی پلی‌وینیلیدین‌فلوراید» گفت: در دهههای اخیر تغییرات چشمگیری در بسیاری از شاخه های علم و صنعت رخ داده که تأثیر فراوانی بر زندگی انسان‌ها گذاشته است، این گسترش سریع فناوری منجر به نزدیک شدن شاخه‌های مختلف علم به یکدیگر شده است.
او افزود: سازه های لیفی هوشمند از جمله دستاورد‌های فناوری امروزی است که در زمینه های مختلفی کاربرد دارد.
سرایانی اضافه کرد: یکی از مهمترین موادی که جهت تولید این سازههای هوشمند استفاده می شود، پیزوالکتریک ها - موادی با قابلیت تبدیل انرژی الکتریکی و مکانیکی به یکدیگر هستند.
به گفته او تاکنون مطالعه های گوناگونی در خصوص سامانه های پیزوالکتریک و کاربرد‌های آنها در حوزههای مختلف صورت گرفته است که اغلب به بهینه سازی ماده پیزوالکتریک یا پیکربندی سامانه پرداخته شده است. در این میان برخی از پژوهشها نیز با تمرکز بر حسگر‌ها و مبدلهای منعطف پیزوالکتریک انجام شده است.
او تاکید کرد: با وجود آنکه هدف نهایی این مطالعهها و سرانجام آنها ارائه یک محصول است، تا کنون تحقیق مشخصی در خصوص رفتار این سامانه ها در حین استفاده و با گذر زمان صورت نگرفته است و جای خالی این مسئله بسیار مهم همچنان احساس می‌شود. به همین دلیل هدف اصلی در این مطالعه بررسی عملکرد سامانه در زمان استفاده است تا تعیین شود که سامانههای منعطف پلیمری پیزوالکتریک، تا چه زمان بدون افت خصوصیت قابل بهرهگیری هستند و ویژگی آنها در طول استفاده، دچار چه تغییر‌هایی می شوند.
این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: به بیان دیگر طول عمر مفید این مواد هوشمند به خصوص در کاربرد‌های مبدل و حسگر منعطف چه مقدار است. همچنین در این تحقیق یک مدل ریاضی بر اساس رابطه اساسی پیزوالکتریکها ارائه شد که امکان پیشبینی، تحلیل و بهینهسازی عملکرد سامانههای الیافی تولید شده از پلیمر‌های پیزوالکتریک را فراهم می سازد.
سرایانی ادامه داد: در این تحقیق در اولین گام یک دستگاه ارزیابی کننده خاصیت پیزوالکتریک به نام PiezoTester، برای اولین بار در ایران، طراحی و ساخته شد. این دستگاه نه تنها در این پروژه مورد استفاده قرار گرفت، بلکه به پیشبرد پروژههای متعددی در سایر دانشکدههای دانشگاه امیرکبیر کمک شایانی کرد. اکنون تیم های تحقیقاتی متعددی برای ارزیابی نمونه های تولیدی در پروژههایشان از این دستگاه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر، استفاده میکنند.
او گفت: در ادامه پروژه، خواص مکانیکی و الکتریکی سامانههای پیزوالکتریک الیافی مورد ارزیابی قرار گرفت و تغییرات آنها در حین استفاده در فرکانسها و سیکل‌های مختلف استفاده مورد بررسی قرار گرفت که نتایج جالب و چشمگیری داشت.
این محقق با اشاره به نتایج گفت: نتیجهها نشان داد که در سیکل‌های متمادی نه تنها خواص افت نمیکنند بلکه بهبود می یابد. در آخرین گام پروژه، مدل ریاضی ارائه شد که برای اولین بار ارتباطی بین ویژگیهای ساختاری لایه الیاف، خاصیت مکانیکی الیاف و خاصیت پیزوالکتریک مواد با یکدیگر برقرار کرد. مدل ارائه شده علاوه بر کمک به تحلیل رفتار سامانه الیافی پیزوالکتریک، تاثیر چشمگیری در طراحی و بهینهسازی فرآیند تولید سامانه و تجاریسازی آنها در هر سطح از حساسیت مطلوب خواهد کرد و سبب صرفه جویی در زمان و مواد اولیه خواهد شد.
او گفت: برای انجام این پروژه، پس از تولید سامانههای پیزوالکتریک الیافی بر اساس مطالعههای پیشین، بستر‌ها در فرکانس، سیکل و بازههای زمانی مختلف تحت بارگذاری قرار گرفتند و خاصیت پیزوالکتریک و مکانیکی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. در وهله اول، خروجی این تحقیق در فناوری منسوجات هوشمند و ساخت حسگر‌ها و مبدلهای منعطف قابل استفاده است. همچنین خروجی این تحقیق در مهندسی پزشکی در شاخه‌های مهندس بافت و کاشت سلول و طراحی ابزار الکترونیکی کاشته شده در بدن نیز قابل استفاده است.
سرایانی تصریح کرد: ادامه این تحقیق را میتوان در دو حوزه منسوجهای هوشمند و مهندسی پزشکی ادامه داد. در حوزه مهندسی پزشکی ادامه مسیر به صورت انجام آزمایشهای in vitro، in vivo و درنهایت آزمایشهای حیوانی است. در بخش منسوج هوشمند در مرحله بعدی لازم است تا لایه و سامانه به منظور پیادهسازی برروی لباس بهینه شده و یک نمونه نیمه صنعتی از لباس طراحی شود.
او در خصوص مزیت های رقابتی طرح گفت: تمرکز بر یکنواختی عملکرد و طول عمر سامانه‌ها و همچنین ارائه یک مدل ریاضی که امکان بهینه سازی و پیشبینی رفتار سامانه را فراهم میسازد از جمله مزایای رقابتی طرح به شمار می رود.
این فعال فناور در خصوص کاربرد‌های این پروژه توضیح داد: نتایج این پروژه در حوزههای منسوجات هوشمند و همچنین مهندسی پزشکی قابل استفاده است. علاوه براین خروجی این تحقیق در ابزار‌های میکروالکترونیک و گجت‌های پوشیدنی نیز کاربرد دارد.
بیشتر بخوانید
انتهای پیام/
