Elastik Fiberler Akıllı Giysileri Değiştirecek
EPFL bilim adamları, robotik parmaklarda ve giysilerde sensör olarak kullanıma uygun, süper elastik, çok malzemeli, yüksek performanslı lifler üretmenin hızlı ve basit bir yolunu buldu. Bilim insanları ekibine göre, bu yöntem yeni akıllı tekstil ve tıbbi implant türlerinin geliştirilmesinin kapılarını açacak.
Proje ekibi, geliştirilen yöntemin sensörler hakkında yepyeni bir düşünce tarzı olduğunu belirtiyor. “EPFL’de geliştirilen elastomerlerden yapılmış minik fiberler, elektrotlar ve nanokompozit polimerler gibi materyaller içerisinde kullanılabilir. Elyaflar en ufak bir basınç ve gerilim değişimini bile algılayabilir ve ilk şeklini almadan önce% 500’e yakın deformasyona dayanabilir. Tüm bu özellikler bu malzemeyi, akıllı kıyafetler ve protezler uygulamaları ve robotlar için yapay sinir yapılarında kullanım için mükemmel seçenek haline getiriyor. ”
Bu elyaflar, EPFL Mühendislik Okulu’ndaki Fabien Sorin tarafından yönetilen Fotonik Materyaller ve Fiber Cihazları Laboratuvarı’nda geliştirildi. Bilim insanları, süper elastik liflere farklı mikroyapıları gömmek için hızlı ve kolay bir yöntemle ortaya koydu. Örneğin, stratejik yerlere elektrotlar eklenen fiberler ultra-duyarlı sensörlere dönüştürüldü. Dahası, geliştirilen bu yöntem kısa bir süre içinde yüzlerce metre lif üretmek için kullanılabilecek.
Isıt ve Esnet
Bilim insanları esnek optik fiber üretimi için standart süreç olan bir termal çekme işlemini kullandı. İlk olarak, dikkatle tasarlanmış 3D deseni oluşturacak şekilde düzenlenmiş çeşitli fiber bileşenleriyle makroskopik bir preform yaratıldı. Daha sonra bu preform ısıtılarak tıpkı erimiş plastik gibi; birkaç yüz mikron çapındaki lifleri yapmak için uzatıldı. Bu süreçte, bileşenler boydan uzatılırken çapraz olarak daraltıldı, yani bileşenlerin göreceli konumları aynı kaldı. Sonuçta, son derece karmaşık bir mikromimariye ve gelişmiş özelliklere sahip bir dizi elyaf üretilebildi.
Araştırma ekibi; kendi çalışmalarına kadar sadece sert liflerin yapımında termal çizim kullanılabildiğini belirtiyor. Ancak Sorin ve ekibi bu yöntemi elastik lifler yapmak için kullanmayı başardı. Malzemelerin seçiminde kullandıkları yeni bir seçim kriteri seti sayesinde, ısıtıldığında yüksek viskoziteye sahip bazı termoplastik elastomerleri başlangıçta tanımlayabildiler. Bu elyaflar çekildikten sonra, gerilebilir ve deforme olabilirler ama her zaman orijinal şekline geri dönüyor.
Nano-kompozitler, metaller ve termoplastikler gibi sert malzemeler, lifler ve kolayca deforme olabilen sıvı metaller içine yerleştirilebiliyor. Fabien Sorin, “Örneğin, liflerin tepesine ve dibine üç elektrot dizisi ekleyebiliriz. Basıncın liflere nasıl uygulandığına bağlı olarak farklı elektrotlar temas eder ve elektrotlar bu temasa bağlı bir sinyal iletir. Bu sinyal daha sonra fiberin maruz kaldığı stres tipinin – örneğin sıkıştırma veya kesme gerilmesi gibi – tam olarak ne olduğunu belirlemek için kullanılabilir” diyor.
Robotlar için Yapay Sinirler
Profesör Dr Oliver Brock (Berlin Teknik Üniversitesi, Robotik ve Biyoloji Laboratuarı) ile birlikte çalışan bilim insanları, geliştirilen esnek fiberleri yapay parmaklar olarak robotik parmaklara entegre ettiler. Bu parmaklar bir şeye dokunduğunda, fiberlerdeki elektrotlar, robotun çevresi ile olan dokunsal etkileşimi hakkında bilgi aktarıyor. Araştırma ekibi ayrıca, esnek lifleri geniş gözenekli kıyafetlere ekleyerek, sıkıştırma ve gerilmeyi tespit etmek için çeşitli testler yürüttü. Sorin, “Teknolojimiz doğrudan giysilere entegre edilebilecek bir dokunmatik klavye geliştirmesi için kullanılabilir” diyor.
Projede yer alan araştırmacılar başka birçok potansiyel uygulama gördüklerini belirtiyor. Termal çekme yöntemi ile büyük ölçekli üretim yapılması mümkün olduğundan imalat sektörü için gerçek bir avantaj sağlıyor. Tekstil sektörü, bu uygulanabilir yeni teknolojiye olan ilgisini zaten dile getirdi ve yöntem ile ilgili patent başvuruları yapılarak sektörün kullanımına sunuldu.
Kaynak : innovationintextiles.com
