کاهش ضایعات الکترونیکی با ابداع منسوجات زیست تخریب پذیر

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از IE، محققان دانشگاه ساوتهمپتون با همکاری دانشگاه دانشگاه غرب انگلیس (UWE Bristol) و چندین موسسه معتبر دیگر، خط نوآورانه‌ای از منسوجات الکترونیکی سازگار با محیط زیست را معرفی می‌کنند که «منسوجات الکترونیکی هوشمند، پوشیدنی، و سازگار با محیط زیست» «SWEET» (شیرین) نامیده می‌شود.

منسوجات الکترونیکی، اجزای الکتریکی مانند حسگرها، باتری‌ها و چراغ‌ها را در پارچه‌های معمولی ادغام کرده و راه را برای کاربرد‌ها در زمینه‌های مختلف از جمله مد، لباس‌های ورزشی و نظارت پزشکی هموار می‌کنند.

با این حال، با افزایش نگرانی در مورد ضایعات نساجی، چالش اصلی، توسعه منسوجات الکترونیکی است که پس از رسیدن به پایان چرخه عمر خود، بادوام، راحت و سازگار با محیط زیست باشند.

پروفسور «نظم الکریم» «Nazmul Karim» مجری این تحقیقات از دانشکده هنر وینچستر دانشگاه ساوتهمپتون، بر پیچیدگی‌های بازیافت منسوجات معمولی ادغام شده با عناصر الکترونیکی تأکید می‌کند.

بسیاری از این پارچه‌ها حاوی فلزاتی مانند نقره هستند که در برابر تجزیه زیستی مقاومت می‌کنند. با این حال، این مهندسان با رویکرد پایدار خود، به دنبال حل این مشکل هستند تا پارچه‌ها بتوانند به طور طبیعی در هنگام دور ریخته شدن، تجزیه شوند.

طرح SWEET دارای سه لایه مجزا است: یک لایه حسگر، یک لایه رابط برای سنسور‌ها و یک پارچه پایه. این پارچه پایه از تنسل ساخته شده است که نوعی پارچه زیست تخریب پذیر است که از منابع چوبی تجدید پذیر به دست می‌آید.

قطعات الکترونیکی فعال از گرافن ترکیب شده با PEDOT: PSS استفاده می‌کند که یک پلیمر رساناست و به طور دقیق به شیوه جوهر افشان بر روی پارچه چاپ می‌شود. این روش عملکرد پارچه را افزایش می‌دهد و تضمین می‌کند که سازگار با محیط زیست باقی می‌ماند.

محققان به منظور تأیید ادعا‌های خود، آزمایش‌هایی را با پنج داوطلب انجام داد که دستکش‌های مجهز به نمونه‌های پارچه‌ای متصل به دستگاه‌های نظارتی را پوشیده بودند.

نتایج نشان داد که این پارچه الکترونیکی توانایی ردیابی علائم حیاتی از جمله ضربان قلب و دمای بدن را مطابق با استاندارد‌های صنعت دارد.

دکتر «شایلا افروج» «Shaila Afroj» دانشیار مواد پایدار در دانشگاه اکستر و یکی دیگر از مجریان این مطالعه، بر این دستاورد تأکید کرد و اظهار داشت: «دستیابی به نظارت قابل اعتماد و استاندارد صنعتی با مواد سازگار با محیط زیست یک نقطه عطف است. این دستاورد حاکی از آن است که پایداری می‌تواند همراه با عملکرد، به ویژه در زمینه‌های حیاتی مانند مراقبت‌های بهداشتی، وجود داشته باشد.»

آزمایش‌های بیشتر شامل دفن منسوجات الکترونیکی در خاک برای ارزیابی زیست تخریب پذیری آنها بود.

قابل توجه است که تنها پس از چهار ماه، این ماده ۴۸ درصد از وزن و ۹۸ درصد از استحکام خود را از دست داد که نشان دهنده فرآیند تجزیه سریع و مؤثر آن است.

ارزیابی چرخه عمر نشان داد که الکترود‌های گرافن مورد استفاده در این مطالعه تا ۴۰ برابر کمتر از قطعات الکترونیکی معمولی، تأثیر زیست محیطی دارند.

«مرضیه دلل» «Marzia Dulal» محقق دکترای مشترک المنافع در دانشگاه غرب انگلیس (UWE بریستول) و اولین نویسنده این مطالعه، در مورد پیامد‌های این یافته‌ها برای آینده گفت: «تحلیل چرخه عمر نشان می‌دهد منسوجات الکترونیکی مبتنی بر گرافن در مقایسه با پارچه‌های معمولی، اثر زیست محیطی بسیار کمتری دارند که از نظر محیط زیستی آنها را به گزینه مناسب برای صنایعی تبدیل می‌کند که در تلاش برای به حداقل رساندن تأثیرات زیست‌محیطی خود هستند.»

روش چاپ جوهر افشان به کار گرفته شده در ایجاد این منسوجات الکترونیکی نیز گامی رو به جلو در تولید پایدار است. این روش امکان رسوب دقیق مواد کاربردی روی پارچه‌ها را فراهم می‌کند و در نتیجه در مقایسه با چاپ روی صفحه معمولی کمترین ضایعات و کاهش مصرف آب و انرژی را به همراه دارد.

پروفسور عبدالکریم با نگاهی به آینده، اظهار داشت: «با معضل افزایش آلودگی ناشی از دفن زباله، تحقیقات ما به یک شکاف اساسی در مطالعه تخریب زیستی منسوجات الکترونیکی می‌پردازد. از آنجایی که این مواد به طور فزاینده‌ای در زندگی ما، به ویژه در مراقبت‌های بهداشتی، ضروری هستند، بسیار مهم است که تأثیرات زیست محیطی آنها را در کل چرخه زندگی در نظر بگیریم.»

این پژوهشگران مشتاق تولید لباس‌هایی با استفاده از فناوری SWEET برای کاربرد در بخش مراقبت‌های بهداشتی هستند. لباس‌هایی که می‌توانند به تشخیص زودهنگام و پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با قلب است که تقریباً ۶۴۰ میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهند، کمک کنند.

این کار پیشگام می‌تواند آینده فناوری پوشیدنی و ردپای محیطی آن را دوباره تعریف کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Energy and Environmental Materials منتشر شده است.