نگاهی به کاربردهای الیاف و منسوجات هوشمند
جامه پوش: از حوالی سال 1980، مفهومی جدید با عنوان مواد هوشمند به جریان توسعه بسیاری از علوم و فناوری‌ها پیوست و به لطف حوزه نانو تکنولوژی، الیاف و منسوجات هم از این جریان بی‌بهره نماندند.
از آن زمان به بعد، الیاف و منسوجات هوشمند در عرصه‌های مختلفی همچون پزشکی و سلامت، ورزش و سرگرمی با اقبال مواجه شدند که سرآمدان کشورهای پیشرو در این حوزه، ژاپن و امریکا بودند.
اما فارغ از کاربردهای این منسوجات، شاید برای خیلی‌ها جالب باشد که بدانند تاکنون الیاف هوشمند در چند گروه طبقه‌بندی شده‌اند؛ الیافی که پیش‌بینی می‌شود در آینـده بـه سـه سمت‌وسو تمایـل پیـدا می‌کنند. یکی بهینه‌سازی در عملکرد، دیگری دوسـت‌دار محیط‌زیست و سر آخر صنعتـی شـدن.
این شیوه طبقه‌بندی در ارتباط با منسوجات و الیاف هوشمند در بخشی از مقاله‌ای با عنوان «کاربرد الیاف و منسوجات هوشمند» از مهسا معیریان، کارشناس ارشد شیمی نساجی در پورتال جامع اطلاع رسانی صنایع نساجی ایران منتشر شده است.
الیاف شیپ مموری
نخستین الیاف هوشمند، الیاف شیپ مموری بودند. الیاف شیپ مموری بـه الیافی گفته می‌شود که تحت شرایط بیرونی مانند فشار و دما، دوباره به حالت اولیه خود باز می‌گردد. الیاف شیپ مموری شامل آلیاژ حافظه‌دار، هیدروژل حافظه‌دار و پلیمرهای حافظه‌دار هستند. بــه دلیل خصوصیاتی همچون کشش بازیافتی بالا، دانسیته پایین، فرآیند آسان و قیمت پایین، پلیمرهای شیپ مموری نسبت بـه آلیاژهای شیپ مموری دارای مزیت بیشتری هستند.
الیاف فوتوکرومیک
در بیشتر موارد، مواد فتوسنتز که رنگ آن‌ها تغییر می‌کند، مـواد ارگانیکی بوده کـه دارای ایزومرهایی هستند که تحت تأثیر نور، تغییرات آرایش فضایی دارند. بنابراین تغییرات بازگشت رنگی و رنگ‌پریدگی را بـه نمایش می‌گذارند. مکانیسم رنگ‌پریدگی نیز بـه این صـورت است که برخی از ترکیبات تحت اشـعه ماوراءبنفش یـا نور مرئی، تغییراتی در ساختار مولکولی آن‌ها یـا سطح انرژی الکتریکی ایجاد می‌کند که باعث تولید ترکیبات جدید بـا طیف‌های مختلف جذب می‌شود. تحت شرایط نوری دیگر، این ترکیب بـه حالت اولیه خـود بازگشـته و این چرخه بازگشت ادامه پیدا می‌کند.
الیاف نوری
الیاف نوری نوعی از الیاف کامپوزیت نوری هستند که انرژی نور را در الیاف نگه داشته و آن را در یک طول موج خاص انتقال می‌دهد. بـه این نوع الیاف، الیاف هوشمند نیز گفته می‌شود. این الیاف دارای دو قسمت هستند: یک هسته و یک واسط نوری که هسته را احاطه می‌کند. دو نوع ساختار الیاف وجـود دارند که می‌توانند انتقال طول موج انجام دهند. نوع مرحله‌ای و نوع گرادیان. به دلیل اینکه الیاف نوری دارای دو عملکرد دریافت اطلاعات و انتقال اطلاعات هستند، به‌عنوان مواد حسگر بسیار کاربرد دارند.
الیاف حساس به دما
الیاف حساس بـه دما بـه الیافی گفته می‌شود کـه خصوصیات آن‌ها بـا دما به‌صورت معکوس تغییر می‌کند. تحقیقات گسترده شامل الیاف رطوبت دهنده، الیاف نگهدارنده دما و الیاف حساس بـه دما است. الیاف Ventcool که به آن الیاف دینامیک نیز گفته می‌شود که توسط شرکت Fiber Rayon Mitsubishi توسعه یافت. این الیاف در حضور رطوبت زیاد به‌سرعت ازدیاد طول پیدا می‌کنند و در حالت خشک به‌سرعت جمع می‌شوند.
الیاف رسانا
الیاف رسانا به الیافی گفته می‌شود کـه مقاومت مخصوص آن‌ها کمتر از 107/1 اهـم در سانتیمتر تحت شرایط (دما 0 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 65%) باشد. در این شرایط ایـن الیاف رسانایی بسیار خوبی دارند و می‌توانند توسط هدایت اکتریکی حذف شوند و تخلیه الکتریسیته ساکن برای حذف الکتریسیته ساکن، جذب امواج الکترومغناطیس و تشخیص و انتقال سیگنال‌های الکتریکی به‌کار برده می‌شود. الیاف رسانا می‌توانند به سه دسته کلی شامل الیاف بـا رسانایی الکترونی، الیاف با رسانایی یونی و الیاف القایی تقسیم‌بندی شوند.
الیاف ژلی حساس به pH
این نـوع الیاف بـه الیافی گفته می‌شود که حجم یـا شکل آن‌ها بـا تغییرات pH تغییر می‌کند. این تغییرات در سطح مولکولی، ماکرومولکولی و بین‌مولکولی اتفاق می‌افتد.
الیاف هوشمند مرتبط با حوزه سلامت
بـا افزایش سطح آگاهی مردم در حوزه سلامت، توسعه الیاف هوشمند در این زمینه و ارتقاء سطح سلامت در حال افزایش است. الیافی مانند الیاف آنتی باکتریال، دئودورانت‌ها و الیاف مقاوم به ضربه از این دسته الیاف هستند. در این میان الیاف بـا خواص آنتی باکتریال بیشترین کاربرد را دارد. الیاف با خواص آنتی باکتریال به الیاف هوشمندی گفته می‌شود که توانایی کشتن و جلوگیری از رشد باکتری‌ها را با استفاده از عامل‌های آنتی باکتریال دارد.
ایـن دسته الیاف می‌توانند از تکثیر و رشد برخی از میکروارگانیزم‌ها روی سطح پوست جلوگیری کنند. در حال حاضر روش‌های آمادگی ایـن الیاف شامل تکمیل و روش اصلاح الیاف است. مواد بـا خاصیت آنتی باکتریال بـه سه دسته شـامل مـواد آنتی باکتریال ارگانیک، مواد آنتی باکتریال غیر ارگانیک و مـواد آنتی باکتریال کامپوزیتی. به‌طور مثال یک شرکت آمریکایی بـه نام Nylstar الیاف هوشمند پلی آمیدی را تولید کرده که خاصیت آنتی باکتریال طولانی‌مدت دارند و از طرفی بـه دلیل اینکه مـواد آنتی باکتریال در داخـل الیاف تعبیه‌شده، ایمن‌تر هستند.