با تلاش محققان؛

پارچه‌های روباتیک طراحی شدند / آینده‌ای شگفت‌انگیز در انتظار بشریت

محققان پارچه روباتیک طراحی کردند که باساختار عجیب خود می‌تواند در آینده موجب بروز نوآوری‌هایی مانند لباس‌های سازگار، پناهگاه‌های خودمستقر یا ماشین‌آلات سبکی شود که تغییر شکل می‌دهند.

کد خبر: ۸۷۹۷۵۸

شنبه - ۱۲ مهر ۱۳۹۹ / October 03, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ییل پارچه روباتیکی طراحی کرده‌اند که شامل ایاف محرک، حسگر و با سختی متغیر است و در عین حال تمامی خصوصیات یک پارچه خوب یعنی انعطاف‌پذیری، تنفس، فضای ذخیره‌سازی کوچک و وزن کم را دارد. آن‌ها این پارچه را از یک پارچه معمولی و مسطح درست کردند و با کمک سیم‌هایی که درونش قرار دادند، آن را به یک ساختار محکم متحرک و با تحمل بار بالا تبدیل کردند. محققان با این پارچه یک شریان‌بند روباتیک پوشیدنی و یک هواپیمای کوچک با بال‌های پارچه‌ای درست کردند.

این محققان روی پردازش و تبدیل مواد کاربردی به پارچه‌هایی پژوهش می‌کنند تا بتوانند با حفظ خواص سودمند آن مواد را در پارچه‌ها ادغام کنند. به عنوان مثال، با ادغام اپوکسی با ذرات فلز فیلد (آلیاژی که در دمای نسبتا پایین مایع می‌شود)، پارچه‌هایی با سختی‌های مختلف درست کرده‌اند. این پارچه زمانی که خنک می‌شود، ذرات فلز به حالت جامد درمی‌آیند و موجب محکم شدن آن می‌شوند و در صورت گرم شدن، ذرات به صورت مایع درمی‌آیند و پارچه حالت نرم پیدا می‌کند.

محققان در مورد این پارچه می‌گویند: کامپوزیت فلزی- اپوکسی فیلد فقط با گرم و سرد شدن، هم می‌تواند به اندازه لاستیک لاتکس منعطف و هم می‌تواند به اندازه اکریلیک سخت بیش از هزار برابر حالت اولیه‌اش سفت و سخت شود.

آن‌ها می‌افزایند: الیاف بلند این کامپوزیت را می‌توان روی پارچه دوخت تا به شکل یک اسکلت حمایتی درآید و خاموش و روشن شود. با این اوصاف، این پارچه براساس نیاز هم می‌تواند خم شود و پیچ بخورد و هم به شکل خاصی قفل شود و بار‌هایی را روی خود نگه دارد که یک پارچه معمولی نمی‌تواند.

تولید جوهر برای حسگر
محققان برای ایجاد حسگر‌هایی که تغییرات داخلی یا محیطی را تشخیص می‌دهند و به پارچه امکان واکنش مناسب را می‌دهند، یک جوهر رسانا تولید کردند. این جوهر رسانا از امولسیون «پیکرینگ» درست شده که ویسکوزیته جوهر را کاهش می‌دهد و همچنین نیاز به استفاده از حلال‌های غیرسمی را مرتفع می‌کند. محققان با استفاده از این جوهر، حسگر‌ها را مستقیما روی پارچه رنگ می‌کنند.

کامپوزیت رسانا خود به خود در اطراف الیاف منعقد می‌شود و تخلخل پارچه را تغییر چندانی نمی‌دهد. حسگر‌ها نیز قابل مشاهده هستند و بافت یا شکل تخلخل آن را تغییر نمی‌دهند و این امر موجب می‌شود که پارچه برای ساخت ابزار‌های پوشیدنی بسیار مناسب باشد.

استفاده از آلیاژ حافظه‌دار
برای اینکه پارچه روباتیک قابلیت تحرک داشته باشد، در بافت آن از سیم آلیاژ حافظه‌دار یا SMA استفاده شده است که پس از تغییر شکل به شکلی برمی‌گردد که از قبل برایش تعریف شده است. این سیم‌ها معمولا برای ایجاد حرکات انقباضی برنامه‌ریزی می‌شوند، اما این روش مطلوب نبود، زیرا موجب جمع شدن غیرقابل پیش‌بینی پارچه می‌شد. در عوض محققان از تکنیک سیم‌پیچ استفاده کردند و سیم‌ها را به صورت روبان مسطح کردند و شکل هندسی بسیار مناسبی را برای حرکت خمشی آن درست کردند که برای پارچه‌های روباتیک واقعا مناسب است.

محققان دانشگاه ییل امیدوارند که بتوان از این فناوری در ایجاد چادر‌های خود مستقر، چتر‌های روباتیک و لباس‌های کمکی استفاده کرد.

آلیاژ‌های حافظه‌دار چه هستند؟
به آلیاژ‌هایی که در طی یک چرخه تنشی یا چرخه حرارتی به شکل اولیه تعریف شده خود، باز می‌گردند، آلیاژ‌های حافظه‌دار می‌گویند. آلیاژ‌های حافظه‌دار دارای توانایی تغییر ساختار کریستالوگرافی خود در پاسخ به یک محرک، در قالب تنش یا حرارت هستند. به این شکل که با تغییر دما و سطح تنش ساختار آن تغییر می‌کند و دوباره به حالت اولیه خود درمی‌آید.

معروف‌ترین و پرکاربردترین آلیاژ حافظه دار، آلیاژ نیکل-تیتانیوم یا نایتینول است که در نیمه قرن بیستم توسط ویلیام بوئلر و همکارانش، در آزمایشگاه نیروی دریایی آمریکا کشف و معرفی شد. نایتینول دارای خواص الکتریکی و مکانیکی عالی، طول عمر بالا و مقاوم در برابر خستگی است. مقاومت به خوردگی بالایی دارد. بسیار سازش‌پذیر است و برای محکم کنار هم قرار گرفتن مواد متجانس/نامتجانس که به طریق دیگری قادر به چسبیدن به یکدیگر نیستند، بسیار مناسب است.

تقاضا برای نایتینول در استنت‌های قلبی-عروقی مورد استفاده در انژیوپلاستی و سایر ایمپلنت‌ها و وسایل جراحی، محبوبیت این آلیاژ را نسبت به سایر آلیاژ‌های دارای حافظه افزایش داده است.