با تلاش محققان دانشگاه امیرکبیر؛
به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، 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 لایههای الیافی پلی‌وینیلیدین‌فلوراید» گفت: در دهههای اخیر تغییرات چشمگیری در بسیاری از شاخه‌های علم و صنعت رخ داده است که تأثیر فراوانی بر زندگی انسان‌ها گذاشته است و این گسترش سریع فناوری منجر به نزدیک شدن شاخه‌های مختلف علم به یکدیگر شده است.
وی افزود: سازه‌های لیفی هوشمند از جمله دستاورد‌های فناوری امروزی است که در زمینههای مختلفی کاربرد دارد. یکی از مهمترین موادی که جهت تولید این سازه‌های هوشمند استفاده میشود، پیزوالکتریکها - موادی با قابلیت تبدیل انرژی الکتریکی و مکانیکی به یکدیگر - هستند.
وی ادامه داد: تاکنون مطالعههای گوناگونی درخصوص سامانههای پیزوالکتریک و کاربرد‌های آن‌ها در حوزههای مختلف صورت گرفته است که اغلب به بهینهسازی 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.
وی با بیان اینکه با وجود آنکه هدف نهایی این مطالعه‌ها و سرانجام آن‌ها ارائه یک محصول است، تا کنون تحقیق مشخصی در خصوص رفتار این سامانه‌ها در حین استفاده و با گذر زمان صورت نگرفته است و جای خالی این مسئله بسیار مهم همچنان احساس میشود، گفت: 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 میشوند.
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 میسازد.
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 تیمهای تحقیقاتی متعددی برای ارزیابی نمونههای تولیدی در پروژههای خود از این دستگاه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر، استفاده میکنند.
وی 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.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اظهار کرد: نتیجهها نشان داد که در سیکل‌های متمادی نه تنها خواص افت نمیکنند بلکه بهبود مییابد. در آخرین گام پروژه، مدل ریاضی ارائه شد که برای اولین بار ارتباطی بین ویژگیهای ساختاری لایه‌ی 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 صرفه‌جویی در زمان و مواد اولیه خواهد شد.
وی تصریح کرد: 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.
سرایانی اظهار کرد: 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.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر در خصوص نتایج این کار گفت: 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.
وی در خصوص مزیتهای رقابتی طرح گفت: تمرکز بر یکنواختی عملکرد و طول عمر سامانه‌ها و همچنین ارائه یک مدل ریاضی که امکان بهینهسازی و پیشبینی رفتار سامانه را فراهم میسازد از جمله مزایای رقابتی طرح به شمار میرود.
سریانی در خصوص کاربرد‌های این پروژه گفت: 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.
گفتنی است؛ اساتید راهنمای این پروژه مسعود لطیفی، عبدالحسین صادقی و استاد مشاور آن روح اله باقرزاده اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بودند و بخشی از این پروژه با همکاری دانشگاه پیزای ایتالیا (UniPi) و مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) انجام شد.
وی افزود: سازه‌های لیفی هوشمند از جمله دستاورد‌های فناوری امروزی است که در زمینههای مختلفی کاربرد دارد. یکی از مهمترین موادی که جهت تولید این سازه‌های هوشمند استفاده میشود، پیزوالکتریکها - موادی با قابلیت تبدیل انرژی الکتریکی و مکانیکی به یکدیگر - هستند.
وی ادامه داد: تاکنون مطالعههای گوناگونی درخصوص سامانههای پیزوالکتریک و کاربرد‌های آن‌ها در حوزههای مختلف صورت گرفته است که اغلب به بهینهسازی 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.
وی با بیان اینکه با وجود آنکه هدف نهایی این مطالعه‌ها و سرانجام آن‌ها ارائه یک محصول است، تا کنون تحقیق مشخصی در خصوص رفتار این سامانه‌ها در حین استفاده و با گذر زمان صورت نگرفته است و جای خالی این مسئله بسیار مهم همچنان احساس میشود، گفت: 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 میشوند.
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 میسازد.
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 تیمهای تحقیقاتی متعددی برای ارزیابی نمونههای تولیدی در پروژههای خود از این دستگاه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر، استفاده میکنند.
وی 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.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اظهار کرد: نتیجهها نشان داد که در سیکل‌های متمادی نه تنها خواص افت نمیکنند بلکه بهبود مییابد. در آخرین گام پروژه، مدل ریاضی ارائه شد که برای اولین بار ارتباطی بین ویژگیهای ساختاری لایه‌ی 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 صرفه‌جویی در زمان و مواد اولیه خواهد شد.
وی تصریح کرد: 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.
سرایانی اظهار کرد: 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.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر در خصوص نتایج این کار گفت: 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.
وی در خصوص مزیتهای رقابتی طرح گفت: تمرکز بر یکنواختی عملکرد و طول عمر سامانه‌ها و همچنین ارائه یک مدل ریاضی که امکان بهینهسازی و پیشبینی رفتار سامانه را فراهم میسازد از جمله مزایای رقابتی طرح به شمار میرود.
سریانی در خصوص کاربرد‌های این پروژه گفت: 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.
گفتنی است؛ اساتید راهنمای این پروژه مسعود لطیفی، عبدالحسین صادقی و استاد مشاور آن روح اله باقرزاده اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بودند و بخشی از این پروژه با همکاری دانشگاه پیزای ایتالیا (UniPi) و مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) انجام شد.
ارسال نظرات