بخشی از مقاله
چکیده
فناوری لایه نشانی احیایی از تکنیکهای جدید و پرکاربرد در پوشش مواد غیرفلزی است. در این فناوری سطوح مواد غیرفلزی بهصورت یکنواخت پوشش داده میشوند ؛ از ترکیب این تکنیک با فناوری نانو جهت لایه نشانی سطح عایق بافت استفاده میگردد ، که درنهایت منجر به تولید بافت باقابلیت هدایت جریان الکتریکی گردید ، با توجه به ساختار متخلخل بافت علاوه بر قابلیت هدایت جریان الکتریکی در سطح بافت پوشش داده شده، توانایی هدایت جریان الکتریکی از روی بافت به پشت آن نیز امکانپذیر میباشد .
مقاومت الکتریکی بافت تولیدشده در اثر اعمال جریان الکتریکی مستقیم باعث تولید گرما میشود که با توجه به خواص ذاتی بافت مانند انعطافپذیری ، محصول نهایی دارای کاربردهای گسترده و متنوع میباشد که بهعنوان نمونه به استفاده در البسه نظامی ، کفش ،پوشاک کوهنوردان ، صندلی خودروها و جوراب بیماران مبتلا به اماس میتوان اشاره کرد. علی رقم پیشرفتهای قابلملاحظه در این خصوص، تولید پارچه رسانا نیازمند بهینهسازی و همچنین طراحی سامانه تأمین و کنترل جریان الکتریکی برای کاربرد در محصولات ذکرشده دارد. در این مقاله به بهینهسازی نمونه آزمایشگاهی پوشش هوشمند گرم شونده با استفاده از پارچه رسانا میپردازیم.
-1مقدمه
1-1 افت دمای بدن
انسان یک موجود خون گرم است، یعنی برای آنکه فعالیتهای زیستی بدن بدون مشکل انجام شود، دمای بدن باید حدود 37 درجه سانتی گراد باقی بماند. اما وقتی در محیط سردی قرار بگیریم، بدن شروع به لرزیدن میکند و جریان خون به نقاط انتهایی رگها قطع میشود. اگر دمای درونی بدن 2 درجه سانتیگراد کاهش یابد سرمازدگی به سراغ آدم میآید، سطح هشیاری کاهش مییابد و ضربان قلب ضعیف میشود، وقتی دمای درون بدن به 24 درجه سانتیگراد برسد قلب از کار میافتد و انسان میمیرد.
افت دمای بدن - Hypotermi - از خطراتی است که در ورزش های زمستانی و حضور در کوهستان وجود دارد، هایپوترمی - افت دمای بدن - در لغت به معنی درجه حرارت پائین است و به وضعیتی گفته می شود که دمای مرکزی بدن فرد از حد خاصی 35 - درجه سانتیگراد - کمتر باشد. هایپوترمی - افت دمای بدن - یکی از علل مهم مرگ و میر افرادی است که در زمستان و یا در محیط سرد فعالیت ، یا احیانا” به اجبار اقامت می کنند.
همچنین ممکن است فرد در محیط خیلی سردی قرار نداشته باشد ولی به علت مشکلات دیگر، بدن وی توانایی تولید حرارت لازم را نداشته باشد. مثل: - سکته مغزی، بیماری تیروئید، کم آبی، ارتفاع زدگی، سود تغزیه،خستگی شدید، کم خوابی و - … و در نتیجه دچار هایپوترمی شود. با توجه به موارد گفته شده می توان درک کرد که البسه مناسب جهت حفظ دمای بدن بسیار با اهمیت است و در این میان استفاده از تکنولوژی های جدید در تولید پارچه هایی با کارایی حرارتی از اهمیت کاربردی بالایی برخوردار است.
2-1 فناوری نانو و صنعت نساجی
فناوری نانو با توان ایجاد خواصی از جمله خاصیت ضدباکتریایی، خاصیت ضدبو و خاصیت ضدحریق در محصولات صنعت نساجی و امکان تولید منسوجاتی با توان تعامل بیولوژیکی با بدن انسان آینده روشنی را ترسیم نموده است. فناوری نانو، صنعت پارچه را بهبود بخشیده و باعث بادوام شدن پارچه و افزایش مقاومت در برابر آب، روغن ها، آلودگی ها و سایر مواد شیمیایی شده است. پارچه های نانو که در کارخانجات ساخته می شوند در برابر آب و رنگ ها نفوذ ناپذیرند بنابراین در شناگران حرفه ای، پارچه های نانو با عدم نفوذپذیری آب باعث سرعت شناگر می شود. همچنین در شست وشوهای مکرر یا مخلوط با پارچه های رنگین دیگر اگر شسته شوند رنگ آن پارچه های دیگر را به خود نمی گیرد.
از طرفی پارچه های نانو بسیار سبک بوده و مانع انتقال حرارت محیط به بدن می شود بنابراین مصرف این گونه پارچه ها در ارتش، پلیس و پرسنل آتش نشانی و… کمک زیادی کرده است. فناوری نانو می تواند منسوجات را هوشمند کند و به آنها کارایی ویژه ای بدهد. با توجه به ارتباط محصولات فناوری نانو با خواص نوری، گرمایی، خواص انعطاف پذیری و ... منسوجات زیادی می توانند از فناوری نانو بهره ببرند.
در محصولات مدرن صنعت نساجی علاوه بر خصوصیات استحکامی روی خواص دیگری مانند جذب مواد، عبور یا دفع مواد نیز کار شده است. به چنین محصولاتی منسوجات هوشمند اطلاق می شود. کلمه هوشمند همیشه درست استفاده نمی شود. لباس های هوشمند، لباس هایی نیستند که فکر کنند یا برای شما چای درست کنند یا کتاب بخوانند. لباس های هوشمند یک قابلیت ویژه دارند. برای مثال به نخ های کشسان به خاطر خواص ارتجاعی فوق العاده می توان هوشمند گفت، می توان بارها و بارها آن را کشش داد و باز بتواند خواص ارتجاعی خود را حفظ کند. این نخ ها وارد لباس شده و لباس را کشسان می کنند.
درواقع منسوجات هوشمند منسوجاتی هستند که می توانند در سرما ما را گرم نگه دارند و در گرما خنکمان کنند یا راحتی لازم را برای ما فراهم آورند. آنها می توانند نیمه رساناهای سازنده قطعات الکترونیکی را در برداشته باشد یا یک اثر رنگی ویژه از خود نشان دهند. خیلی از منسوجات هوشمند در انواع پوشاک استفاده می شوند و هدف آنها ایمنی یا بهداشت یا راحتی است. ادغام محصولات الکترونیکی به محصولات پارچه به دلیل فرآیندهای تولید و خواص فیزیکی آنها ،تا حد زیادی متفاوت و بسیار دشوار است :ازجمله این موضوع که پارچهکاملاً انعطافپذیر بوده و قطعات الکتریکیکاملاً جامد و سخت هستند. اگرچه پارچههای هوشمند بهسرعت در حال پیشرفت از لحاظ اتصالات، مواد و ساخت هستند اما هنوز هم این پارچههای هوشمند میتوانند به چالش کشیده شوند.
منسوجات هوشمند که تولیدشدهاند بهطور عمده برای حفاظت استفاده میشود که میتوان به منسوجات محافظتی مانند مناسب بودن آنها ازلحاظ حرارتی و خاصیت ایمنی ضد یخ بودن آنها اشاره کرد. امروزه ، نخ رسانا بهجای سیم فلزی که حاوی خواص الیاف نساجی است تولید میشود که نسبت به آنها پیچیدهتر است. تولید نخ رسانا درزمینه نرمافزار و قطعات برق و الکترونیک به صنایع منسوجات کمک میکند. بیشتر دیسک نساجی مانند پارچه مخصوص حرارت درزمینه های متعدد و متنوع مانند ورزش، خودرو و پزشکی مورداستفاده قرار گرفت.[7]
3-1 تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی منظور از گرمایش الکتریکی فرایند تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی است. از کاربردهای رایج این نوع گرمایش میتوان به بخاریهای برقی ، آبگرمکنها و فرایندهای صنعتی از جمله ساخت البسه هوشمند اشاره کرد. گرمکنهای برقی برای تبدیل انرژی الکتریکی به گرمایی از یک المنت استفاده میکنند که یک مقاومت الکتریکی سادهاست و بر پایه ی اصول گرمایی ژول - اهمی - کار میکند. عبور جریان الکتریکی از داخل مقاومت الکتریکی سبب تولید گرما میشود. گرمکنهای برقی مدرن از سیمهای نیکرومی به عنوان عنصر فعال در گرمایش استفاده میکنند.
