انقلابی در مد: پارچه‌های الکترونیکی زیست‌تخریب‌پذیر سلامت را نظارت کرده و ضایعات را کاهش می‌دهند
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشگاه ساوتهمپتون، به همراه دانشگاه UWE بریستول و چندین مؤسسه معتبر دیگر، در ایجاد الکترونیک‌های پوشیدنی که هم پایداری دارند و هم زیست‌تخریب‌پذیرند پیشرفت‌های چشمگیری کرده‌اند.
آخرین مطالعه آنها که در مجله Energy and Environmental Materials منتشر شده است، خطی نوآورانه از منسوجات الکترونیکی سازگار با محیط زیست، به نام‌های ‘پارچه‌های الکترونیکی هوشمند، پوشیدنی و سازگار با محیط زیست’ یا ‘SWEET’ را معرفی می‌کند.
منسوجات الکترونیکی، اجزای الکتریکی مانند حسگرها، باتری‌ها و چراغ‌ها را با پارچه‌های سنتی ترکیب می‌کنند و امکان استفاده در زمینه‌های مختلف از جمله مد، لباس‌های ورزشی و نظارت پزشکی را فراهم می‌آورند.
اما با افزایش نگرانی‌ها نسبت به ضایعات نساجی، چالش همواره توسعه منسوجات الکترونیکی بادوام، راحت و سازگار با محیط زیست در پایان عمر مفید آنها بوده است.
انقلابی در مد
پروفسور نظمل کریم، از مدرسه هنری وینچستر دانشگاه ساوتهمپتون، به پیچیدگی‌های بازیافت منسوجات سنتی یکپارچه با عناصر الکترونیکی تأکید می‌کند.
بسیاری از این پارچه‌ها حاوی فلزاتی مانند نقره هستند که به سختی زیست‌تخریب پذیرند. اما با رویکرد پایدارشان، تیم تحقیقاتی به دنبال حل این مسئله است، به گونه ای که پارچه‌ها بتوانند به طور طبیعی پس از دور انداخته شدن تجزیه شوند.
طراحی ‘SWEET’ دارای سه لایه مجزا است: لایه حسگر، لایه واسط برای حسگرها و لایه پایه پارچه.
لایه پایه از Tencel ساخته شده است، یک منسوج زیست‌تخریب‌پذیر مشتق شده از منابع چوب تجدیدپذیر.
اجزای الکترونیکی فعال از گرافن همراه با PEDOT: PSS، یک پلیمر رسانا، به دقت بر روی پارچه با جت جوهر چاپ شده استفاده می‌کنند. این روش عملکرد پارچه را بهبود می‌بخشد و اطمینان می‌دهد که سازگار با محیط زیست باقی می‌ماند.
برای تأیید ادعاهای خود، تیم آزمایش‌هایی با پنج داوطلب که دستکش‌هایی مجهز به قطعات پارچه‌ای متصل به دستگاه‌های نظارتی بودند، انجام داد.
نتایج نشان داد که منسوجات الکترونیکی توانستند علائم حیاتی از جمله ضربان قلب و دمای بدن را طبق استانداردهای صنعتی پیگیری کنند.
دکتر شایلا افروج، استاد وابسته مواد پایدار در دانشگاه اکستر و هم‌نویسنده مطالعه، این موفقیت را چنین بیان کرد: «دستیابی به نظارت قابل اعتماد در سطح صنعتی با مواد زیست‌دوست یک گام مهم است، این نشان می‌دهد که پایداری می‌تواند با عملکردی همزیستی کند، به ویژه در زمینه‌های حساس مانند مراقبت‌های بهداشتی.»
آزمایش‌های بیشتر شامل دفن منسوجات الکترونیکی در خاک برای ارزیابی زیست‌تخریب‌پذیری آنها بود.
منسوجات زیست‌تخریب‌پذیر
به طور شگفت‌انگیز، پس از تنها چهار ماه، مواد 48% از وزن خود و 98% از استحکام خود را از دست دادند که نشان‌دهنده فرآیند تجزیه سریع و مؤثر است.
ارزیابی چرخه زندگی نشان داد که الکترودهای گرافنی که در این مطالعه استفاده شده بودند، تأثیر زیست‌محیطی تا 40 برابر کمتر از اجزای الکتریکی سنتی داشتند.
مرزیا دولال، دانشجو دکتری مشترک المنافع در دانشگاه UWE بریستول و نویسنده اصلی مطالعه به پیامدهای یافته‌ها برای آینده اشاره کرد و افزود: «تحلیل چرخه عمر ما نشان می‌دهد که منسوجات الکترونیکی مبتنی بر گرافن دارای کسری از رد پای محیطی در مقایسه با الکترونیک‌های سنتی هستند و آنها را به یک انتخاب مسئولانه‌تر زیست‌محیطی برای صنعت‌هایی که به حداقل‌رسانی تأثیرات زیست‌محیطی خود تمرکز دارند، می‌سازد.»
روش چاپ جت جوهر که در ایجاد این منسوجات الکترونیکی به کار رفته است، نیز به عنوان گامی به جلو در تولید پایدار محسوب می‌شود.
این تکنیک اجازه می‌دهد که مواد کارکردی دقیقاً بر روی پارچه‌ها قرار گیرند، منجر به کاهش ضایعات و مصرف آب و انرژی کمتر نسبت به چاپ صفحه سنتی شود.
با نگاهی به آینده، پروفسور کریم بیان کرد: «با معضل افزایش آلودگی‌های مربوط به دفن زباله‌ها، تحقیقات ما به یک شکاف مهم در مطالعه زیست‌تخریب‌پذیری منسوجات الکترونیکی پرداخته است. همانطور که این مواد به طور فزاینده‌ای به زندگی‌های ما به ویژه در بخش مراقبت‌های بهداشتی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند، ضروری است که تأثیرات زیست‌محیطی آنها در طول تمام مراحل چرخه زندگی مورد توجه قرار گیرد.»
تیم تحقیقاتی مشتاق است که به توسعه لباس‌های پوشیدنی با استفاده از فناوری SWEET برای استفاده در بخش مراقبت‌های بهداشتی، به ویژه برای تشخیص و پیشگیری زودرس بیماری‌های قلبی که حدود 640 میلیون نفر در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد، بپردازد.
این کار پیشگامانه می‌تواند آینده فناوری پوشیدنی و ردپای زیست‌محیطی آن را دوباره تعریف کند.
