ابتكار ملابس إلكترونية صديقة للبيئة وقابلة للتحلل

حقق فريق من الباحثين في المملكة المتحدة إنجازًا مذهلاً في مجال التكنولوجيا القابلة للارتداء، حيث ابتكروا ملابس إلكترونية قابلة للتحلل الحيوي يمكن أن تحدث ثورة في الموضة والرعاية الصحية.

تصف الدراسة وتختبر نهجًا مستدامًا جديدًا للمنسوجات الإلكترونية الصديقة للبيئة والمطبوعة بالكامل بنفث الحبر (inkjet) والتي اطلق عليها الفريق اسم “المنسوجات الإلكترونية الذكية والقابلة للارتداء والصديقة للبيئة” أو “SWEET”.

المنسوجات الإلكترونية

المنسوجات الإلكترونية هي تلك التي تحتوي على مكونات كهربائية مدمجة، مثل أجهزة الاستشعار أو البطاريات أو الأضواء. يمكن استخدامها في الأزياء، أو في الملابس الرياضية، أو للأغراض الطبية كملابس لمراقبة العلامات الحيوية للأشخاص.

ويجب أن تكون هذه المنسوجات متينة وآمنة للارتداء ومريحة. كما يجب أن تكون صديقة للبيئة عندما لا تكون هناك حاجة إليها بعد الآن.

إن دمج المكونات الكهربائية في المنسوجات التقليدية يُعقد عملية إعادة التدوير لأنها غالبًا ما تحتوي على معادن، مثل الفضة، التي لا تتحلل بيولوجيًا بسهولة. ويتغلب نهج الفريق الصديق للبيئة المحتمل لاختيار المواد المستدامة والتصنيع على هذا، مما يتيح للنسيج التحلل عند التخلص منه.

ملابس إلكترونية فعالة

يتألف تصميم الفريق من ثلاث طبقات. طبقة استشعار، وطبقة للتفاعل مع المستشعرات، وقماش أساسي. ويستخدم نسيجًا يسمى “Tencel” كأساس، وهو مصنوع من خشب متجدد وقابل للتحلل البيولوجي. وتتكون الإلكترونيات النشطة في التصميم من الجرافين، إلى جانب بوليمر يسمى “PEDOT: PSS”. ويتم طباعة هذه المواد الموصلة بدقة على القماش باستخدام تقنية نفث الحبر.

وقد اختبر الباحثون عينات من هذه المادة لمراقبة وظائف الأعضاء البشرية بشكل مستمر باستخدام خمسة متطوعين. وتم ربط عينات من القماش بأجهزة مراقبة ووضعها على قفازات يرتديها المشاركون. وأكدت النتائج أن هذه المادة قادرة على قياس معدل ضربات القلب ودرجة الحرارة بشكل فعال وموثوق على مستوى المعايير الصناعية.

إن تحقيق مراقبة موثوقة ومتوافقة مع معايير الصناعة باستخدام مواد صديقة للبيئة يمثل إنجازًا مهمًا. ويثبت ذلك أن الاستدامة لا يجب أن تأتي على حساب الوظائف، وخاصة في التطبيقات الحيوية مثل الرعاية الصحية.

ملابس إلكترونية قابلة للتحلل

لقد قام الفريق بدفن المنسوجات الإلكترونية في التربة لقياس خصائصها القابلة للتحلل البيولوجي. وبعد أربعة أشهر، فقدت المنسوجات 48% من وزنها و98% من قوتها، مما يشير إلى تحلل سريع وفعال نسبيًا. وعلاوة على ذلك، كشف تقييم دورة الحياة أن الأقطاب الكهربائية القائمة على الجرافين كان لها تأثير أقل على البيئة بما يصل إلى 40 مرة من الأقطاب الكهربائية القياسية.

كما تعد عملية الطباعة بنفث الحبر طريقة أكثر استدامة لتصنيع المنسوجات الإلكترونية، حيث يتم وضع أعداد دقيقة من المواد الوظيفية على المنسوجات حسب الحاجة، مع عدم وجود أي هدر للمواد تقريبًا واستخدام أقل للمياه والطاقة مقارنة بطباعة الشاشة الحريرية التقليدية (screen printing).

• اكتشاف يستخدم عملية كيميائية لإعادة تدوير المنسوجات
• كيف يتحول النفط إلى بلاستيك، وما هي أضراره على البيئة؟
• هل يمكن أن تساهم صناعة الأزياء في تغير المناخ؟
• What is Virtual Reality & how it will reform our future?
• ما هي المكثفات الفائقة الخرسانية؟

أزياء ذكية من أجل غد أفضل

إن تأثير المنسوجات الإلكترونية “SWEET” يتجاوز مجرد تطبيقات الرعاية الصحية. حيث يمكنها أيضًا تغيير الطريقة التي نفكر بها في استهلاك الموضة. ينتج المواطن الأمريكي العادي حوالي 82 رطلاً من نفايات النسيج سنويًا، وينتهي معظمها في مدافن النفايات. وباستخدام مواد قابلة للتحلل، يمكن للمنسوجات الإلكترونية “SWEET” تقليل العبء البيئي لصناعة الأزياء.

علاوة على ذلك، يمكن لـ”SWEET” أيضًا أن تلهم موجة جديدة من مصممي الأزياء والمبتكرين المستدامين. مع القدرة على صنع ملابس عملية وصديقة للبيئة، فإن الاحتمالات لا حصر لها. بدءًا من سراويل اليوجا الذكية التي تتبع أهداف لياقتك البدنية وحتى الفساتين التي تراقب صحتك، يمكن لـ”SWEET” أن تجعل الموضة أكثر ذكاءً واستدامة ومسؤولية.

المصادر

Sustainable e-textiles: Biodegradable wearables can monitor health and reduce waste | techxplore

Sustainable, Wearable, and Eco-Friendly Electronic Textiles | energy and environmental materials