محققان ایرانی دقت لباس‌های هوشمند را افزایش دادند

دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی امیرکبیر در طرحی پژوهشی، با مدل‌سازی تاثیر تغییر شکل خمشی بر روی کارآیی آنتن قابل پوشش در لباس های هوشمند، ضمن بررسی این تاثیرات، گام مهمی در جهت افزایش دقت عملکرد منسوجات هوشمند برداشته است.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، “حمیدرضا سنجری” درخصوص طرح پژوهشی خود که در قالب رساله دکتری با عنوان “تحلیل و مدل سازی اثر تغییر شکل خمشی بر روی کارآیی آنتن میکرواستریپ قابل پوشش” ارائه شده است، اظهار داشت: سامانه‌های هوشمند، واقعیت غیرقابل انکار جهان امروز ما و منسوجات هوشمند محصول گسترش پیوسته این روند هوشمندسازی است.

وی افزود: در این میان از آنتن‌های قابل پوشش برای تامین نیاز به برقراری ارتباطات راه دور منسوجات هوشمند بهره برده می‌شود و آنتن های میکرواستریپ به علت ساختار مسطح و وزن و حجم کم، بهترین گزینه برای پوشش این نیاز هستند.

این محقق جوان با بیان این که منسوجات هوشمند، مجموعه‌ای هستند که باید چندین ویژگی داشته باشند، توضیح داد: این منسوجات باید بتوانند محیط پیرامون را حس کنند و به عبارت دیگر مانند یک حسگر عمل کنند.

به گفته وی، منسوجات هوشمند آنها این است که قابلیت تبادل اطلاعات داشته و به عنوان مثال، اطلاعات را به یک مرکز که توانایی پردازش داده ها را داشته باشد ارسال کنند.

وی خاطرنشان کرد: ما در این طرح پژوهشی بر روی سومین ویژگی متمرکز شدیم مثلا منسوج یا لباس هوشمند، علائم حیاتی بدن شما مانند ضربان قلب یا نرخ تنفس را حس می‌کند و اطلاعات آن را به یک مرکز پزشکی که ممکن است کیلومترها دورتر از شما باشد ارسال می‌کند و این مرکز تشخیص می‌دهد که شما در آستانه یک حمله قلبی قرار دارید و بلافاصله دستور رهاسازی یک داروی خاص را به لباس شما ارسال کند.

سنجری یادآور شد: در حالت عادی، شما به عنوان یک بیمار قلبی باید در بیمارستان بستری باشید و پرستار با استفاده از دستگاه های مختلف، عارضه شما را تشخیص و تجویزهای لازم را ارائه دهد که با استفاده از لباس هوشمند، مانند این است که شما از بیمارستان ترخیص شده اید و به دستورات پزشکی عمل می کنید.

وی تصریح کرد: یکی دیگر از ویژگی های منسوجات هوشمند این است که خودش بتواند اطلاعات را پردازش کند و 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 توضیح اینکه آنتن ها به طور کلی، قابلیت ارسال و دریافت امواج رادیویی را دارا هستند، گفت: با توجه به همین خاصیت، در پروژه خود، یک آنتن میکرواستریپ پارچه ای ساختیم و آن را در لباس قرار دادیم و از آنجا که 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 این 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.

این 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 که به روش لایه گذاری، تهیه شده اند است.

سنجری اظهار کرد: در این تحقیق همچنین 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.

وی ادامه داد: در مدل تحلیلی ارائه شده آنتن قابل پوشش یک تیر مرکب چندلایه در نظر گرفته شده است و پس از تعیین محل تار خنثی رفتار آنتن خمیده براساس مدل کاواک مورد تحلیل قرار گرفته و در شبیه سازی الکترومغناطیسی ارائه شده نیز ساختار خمیده آنتن ایجاد و رفتار آنتن در شعاع های خمش متفاوت بررسی شده است.

سنجری درباره نتایج این طرح تحقیقاتی نیز گفت: نتایج به دست آمده از طرح نشان داد که خمش، بر 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 کرد: 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 است که 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.

این پایان نامه دانشجویی در دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تدوین شده و “علی اکبر مرآتی” و “سید محمد حسینی ورکیانی” به عنوان استادان راهنما و “احد توکلی” استاد مشاور در اجرای طرح پژوهشی همکاری داشته اند.