محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در طرحی پژوهشی، با مدل سازی تاثیر تغییر شکل خمشی بر روی کارآیی آنتن قابل پوشش در لباس های هوشمند، گام مهمی در جهت افزایش دقت عملکرد منسوجات هوشمند برداشته اند.
حميدرضا سنجری، محقق طرح پژوهشی «تحلیل و مدل سازی اثر تغییر شکل خمشی بر روی کارآیی آنتن میکرواستریپ قابل پوشش» اظهار داشت: سامانه های هوشمند، واقعیت غیرقابل انکار جهان امروز ماست و منسوجات هوشمند محصول گسترش پیوسته این روند هوشمندسازی است.
وی افزود: در این میان از آنتن های قابل پوشش برای تامین نیاز به برقراری ارتباطات راه دور منسوجات هوشمند بهره برده می شود و آنتن های میکرواستریپ به علت ساختار مسطح و وزن و حجم کم، بهترین گزینه برای پوشش این نیاز هستند.
سنجری با بيان اينكه منسوجات هوشمند، مجموعه ای هستند که باید چندین ویژگی داشته باشند، بیان کرد: این منسوجات باید بتوانند محیط پیرامون را حس کنند و به عبارت دیگر مانند یک حسگر عمل کنند. همچنین منسوجات هوشمند باید قادر باشند نسبت به آنچه حس کرده، واکنش نشان دهند.
وی با اشاره به سومین ویژگی منسوجات هوشمند عنوان کرد: این منسوجات باید قابلیت تبادل اطلاعات را داشته باشند؛ به عنوان مثال، اطلاعات را به یک مرکز که توانایی پردازش داده ها را دارد، ارسال کنند.
وی خاطرنشان كرد: ما در اين طرح پژوهشی بر روی سومین ویژگی متمرکز شدیم، مثلا منسوج یا لباس هوشمند، علائم حیاتی بدن انسان مانند ضربان قلب یا نرخ تنفس را حس کرده و اطلاعات آن را به یک مرکز پزشکی که ممکن است کیلومترها دورتر است، ارسال می کند؛ در ادامه این مرکز تشخیص می دهد که فرد در آستانه یک حمله قلبی قرار دارد و بلافاصله دستور رهاسازی یک داروی خاص را به لباس بیمار ارسال می کند.
سنجری يادآور شد: در حالت عادی، فرد به عنوان یک بیمار قلبی باید در بیمارستان بستری باشد و پرستار با استفاده از دستگاه های مختلف، عارضه را تشخیص و تجویزهای لازم را ارائه دهد؛ ولی با استفاده از لباس هوشمند، انگار که بیمار از بیمارستان ترخیص شده و به دستورات پزشکی عمل می کند.
وی با بیان اینکه یکی دیگر از ویژگی های منسوجات هوشمند این است که خودش بتواند اطلاعات را پردازش کند، تصريح كرد: البته هر منسوج و لباسی الزاما نباید همه این ویژگی ها را با هم داشته باشد و داشتن یکی از آنها کافی است تا به آن منسوج، عنوان هوشمند را اطلاق کنیم.
سنجری با توضيح اينكه آنتن ها به طور کلی، قابلیت ارسال و دریافت امواج رادیویی را دارا هستند، گفت: با توجه به همين خاصيت، در پروژه خود، یک آنتن «میکرواستریپ پارچه ای» ساختیم و آن را در لباس قرار دادیم و از آنجا كه لباس پس از پوشیدن، به طور طبیعی تغییر شکل می دهد، ما در این طرح تحقیقاتی، اثر خم شدن آنتن پارچه ای را از طریق شبیه سازی و مدل سازی بررسی کردیم.
به گفته وی، در اين پژوهش، اثر تغییر شکل خمشی استوانه ای که یکی از محتمل ترین انواع تغییر شکل در آنتن های قابل پوشش است بر روی دو ویژگی مهم آنتن ها شامل بسامد تشدید و الگوی تابش، بررسی شده است.اين آنتن های قابل پوشش شامل ترکیبی از سه نوع پارچه تاری - پودی رسانا به عنوان پچ و صفحه زمین و سه نوع منسوج بی بافت به عنوان بستر آنتن كه به روش لايه گذاری تهيه شده، طراحی شده است.
سنجری بيان داشت: در اين تحقيق همچنين مجموعه ای از اندازه گیری های تجربی، مدل سازی تحلیلی، شبیه سازی الکترومغناطیسی و شبیه سازی چندفیزیکی نیز در این راستا به کار گرفته شد.
سنجری درباره نتايج اين طرح تحقيقاتی گفت: نتایج به دست آمده از این طرح نشان داد که خمش، روی کارآیی آنتن تاثیر می گذارد و این تاثیر به جهت خم شدن و همچنین ویژگی های مکانیکی اجزای سازنده آنتن بستگی دارد.
وی اضافه كرد: مجموع تحلیل های انجام شده نشان می دهد که خم شدن در جهت طول تشدیدی به علت کشیده شدن پچ منجر به کاهش بسامد تشدید آنتن قابل پوشش می شود، به علاوه خمش آنتن با فشرده شدن بستر و چروک خوردن پارچه صفحه زمین همراه بوده كه شدت این اثرها به کشسانی اجزای آنتن، ضخامت بستر و شعاع خمش وابسته است.
به گفته سنجری، برای بسترهای ضخیم تر و در شعاع های خمش کمتر این اثرها منجر به تفاوت بیشتر بین مقادیر تئوری و تجربی می شوند؛ با استفاده از نتایج این تحقیق که نوآوری های قابل توجهی دارد می توان از آنتن های میکرواستریپ به عنوان حسگر در منسوجات هوشمند استفاده کرد.
اين طرح در قالب رساله دکتری در دانشكده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تدوين شده و علی اکبر مرآتی و سید محمد حسینی ورکیانی به عنوان اساتید راهنما و احد توكلی استاد مشاور در اجرای آن همکاری کردند.
منبع: مهر