نسيج ذكي يولد الكهرباء من حرارة الجسم

طوّر باحثون من جامعة واترلو الكندية نسيجًا مبتكرًا قادرًا على تحويل حرارة الجسم وأشعة الشمس إلى كهرباء، مما يمثل تقدماً ملحوظاً في مجال "الأقمشة الذكية".

أوضح الباحثون أن هذا "النسيج الذكي" يمكن أن يُعزز أكثر عند دمجه مع أجهزة الاستشعار، مما يجعله مفيدًا في مراقبة معدل ضربات القلب ودرجة الحرارة، وحتى اكتشاف المواد الكيميائية في التنفس.

وذكرت الدراسة أن الفريق نجح في دمج مواد متقدمة مثل MXene والبوليمرات الموصلة، المعروفة بموصليتها الكهربائية العالية ومرونتها، مع تقنيات تصنيع المنسوجات الحديثة.

طور الفريق سطحًا يجذب جزيئات MXene عبر الروابط الهيدروجينية، مما أدى إلى إنتاج نسيج حراري كهربائي قابل للتمدد.

وقال يونينغ لي، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية: "أنشأنا مادة قماشية تتمتع بقدرات استشعار متعددة الوظائف وإمكانات ذاتية التشغيل. هذا الابتكار يقترب بنا من التطبيقات العملية للأقمشة الذكية".

في حين أن معظم الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء تتطلب "طاقة خارجية أو إعادة شحن دورية"، فإن هذا النسيج الجديد يلغي الحاجة إلى البطاريات تمامًا.

وأشار الباحثون إلى أن النسيج الجديد أكثر استقرارًا ومتانة وفعالية من حيث التكلفة مقارنة بالخيارات الحالية في السوق.

وأضاف لي: "أجهزة الاستشعار المطبوعة، بما في ذلك تلك المدمجة في الأقمشة الذكية، مثالية لجمع البيانات ومراقبتها بشكل مستمر. وهذا النسيج الذكي يمثل خطوة متقدمة نحو جعل هذه التطبيقات عملية".

كشف الفريق أيضًا أنه عند دمج "النسيج الذكي" في قناع، فإنه يمكن تحويل حرارة الجسم إلى كهرباء باستخدام الفرق بين درجة حرارة الجسم والبيئة، مما يسمح بمراقبة دقيقة لمعدل التنفس واكتشاف المؤشرات الكيميائية للفيروسات والأمراض الأخرى.

كما أفادت الدراسة أن "القدرات الاستشعارية الاستثنائية للنسيج القائم على MXene تسهم في مراقبة حالة مفاصل الجسم من خلال تغيراتها".

يخطط الفريق لتحسين أداء النسيج ودمجه مع مكونات إلكترونية أخرى، ويعتزمون أيضًا تطوير تطبيق للهواتف الذكية لجمع ونقل البيانات الصحية مباشرة إلى مقدمي الرعاية الصحية.

نُشرت النتائج في مجلة علوم وتكنولوجيا المواد.