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

• آموزش مهارت افزایی به دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر

انتهای پیام/