پارچه هوشمند و انواع آن | Smart Cloth

پاپارچه های هوشمند پارچه هایی می باشند که از سال 2019 به بازار معرفی شدند و هم اکنون در سال 2025 بازار بسیار داغی پیدا کرده اند و پیش بینی ها حاکی از استقبال فروان از پارچه های هوشمند در آینده مد و فشن و لباس دارد،  این پارچه ها دارای فناوری هایی هستند که نسبت به محرک هایی چون گرما، مواد شیمیایی و الکتریسیته واکنش نشان می دهند.

پارچه های هوشمند گزینه ای جذاب در دنیای تن‌پوش‌ها و مد می باشند. با توجه به اینکه تکنولوژی و فشن با سرعت زیادی در حال رشد می باشند لذا پیوند این دو حوزه نیز توانسته تا حد زیادی شگفت انگیز باشد. منسوجات هوشمند، منسوجاتی می باشند که دارای ابزارهای دیجیتال و الکترونیکی هستند. در داخل آنها اغلب باتری، مدار و سنسور تعبیه شده است تا به محیط واکنش نشان دهند. این منسوجات می توانند به کمک سیستم wifi یا بلوتوث به سایر موارد هوشمند متصل شده و داده رد و بدل نمایند.

اهمیت و کارکرد منسوجات هوشمند

موارد کاربردی این محصولات و در واقع محرک های رشد آن ها ، بسیار گسترده می باشد از کالاهای ورزشی گرفته تا موارد پیچیده پزشکی و نظامی. در حال حاضر پارچه های هوشمند ابزاری هستند برای کنترل ورزشکاران، بهبود و به حداکثر رساندن کارایی آن ها؛ تنظیم دمای بدن افراد بیمار در بخش جراحی یا مراقبت های ویژه؛ تشخیص استرس و فشار در آتش نشان ها و سایر افرادی که در شرایط محیطی پر تنش قرار می گیرند و یا انتقال داده ها از سنسورهای تعبیه شده در منسوجات به گوشی های هوشمند یا نقطه کنترل مرکزی برای کنترل به موقع و انجام سر وقت عملیات پیشگیری کننده. برای آنکه تصویر واقعی از پارچه های هوشمند داشته باشید، تصور کنید فردا صبح که از خواب بیدار شدید، به محض پوشیدن لباستان، کلینیک پزشکی کنترل سلامتی شما با شما تماس می گیرد!

“سلام، لطفا امروز آرامش بیشتری داشته باشید و آب بیشتری بنوشید، فاکتورهای ارسالی از جانب لباس شما امکان بالارفتن فشارخونتان را پیش بینی کرده اند…”

این سناریو آینده لباس های تهیه شده با پارچه های هوشمند است. نسل جدید پارچه هایی که علاوه بر زیبایی و راحتی، کاربردهای اعجاب انگیزی نیز دارند.

به زودی لباس هایی که از این پارچه های هوشمند ساخته می شوند سلامتی یک فرد را ردیابی می کنند و در مراقبت های پزشکی کمک شایانی خواهند کرد. به گفته محققان، روزی خواهد آمد که لباس ها را فقط به خاطر شکلشان انتخاب نخواهید کرد بلکه بیشتر به خاطر کاری که برای شما انجام می دهند آنها را انتخاب می کنید.

پارچه هایی که انرژی را ذخیره می کنند و امکان کنترل درجه حرارت را در شرایط آب و هوایی بسیار سرد یا بسیار گرم به فرد می دهند. روتختی هایی که دمای لازم را ایجاد می کنند و چرخه خواب ما را ردیابی می کنند. کمپانی نایک پتنت کفش کتانی را ثبت کرده است که به کمک یک ردیاب فعالیت داخلی اطلاعات را در اختیار یک اپلیکیشن موبایل قرار می دهد و سلامتی و موقعیت شما را کنترل می کند.

علاوه بر استفاده از پارچه های هوشمند در پوشاک، در طراحی داخلی نیز از آنها استفاده می شود.

پارچه هوشمند چیست؟

پارچه های الکترونیک یا پارچه های هوشمند، به پارچه هایی گفته می شود که قطعات دیجیتالی از باطری و چراغ های ریز گرفته تا کامپیوتر های بسیار کوچک را در درون خود جای داده اند. این نوع پارچه ها ویژگی های جدیدی را ارائه می کنند که به نوبه خود انقلابی در صنعت پوشاک به حساب می آیند. از این ویژگی های خاص می توان به امکان بر قراری ارتباط و  انتقال داده ها اشاره کرد. پارچه‌های هوشمند در حالت کلی به دو دسته تقسیم می شوند: آنهایی که به هدف زیبایی و یا  آنهایی که به هدف رفع نیاز های بزرگتر و کاربردی تر طراحی شده اند.

1. پارچه هایی که با هدف زیبایی و فانتزی تولید می شوند. بعضی از این پارچه ها رنگشان عوض می شوند. برخی از این پارچه ها انرژی هایی مثل ارتعاشات، صدا و گرما را تشخیص داده و به این نوع ورودی ها واکنش نشان دهند.
2. پارچه هایی که جنبه ی کاربردی دارند. برای مصارف ویژه و خاصی مانند مصارف پزشکی و ورزشی و ایمنی تولید می شوند. برای مثال در لباس های ورزشی و لباس های سربازان ارتش  به منظور نظارت بر وضعیت کلی بدن از آنها استفاده می کنند. این پارچه ها تغییرات دمایی بدن افراد را کنترل کرده و برای پایش شرایط سلامتی افراد، اطلاعات را به صورت لحظه ای مشخص می کنند.

منسوجات و پارچه های هوشمند خود به چند بخش اصلی تقسیم بندی می شوند که در زیر برایتان لیست شده است:

• منسوجاتی که دارای مدار و LED هستند.
• منسوجاتی که در ساختار آنها دیود، سیم و سلول های خورشیدی قرار دارد.

در نمونه های اولیه پارچه های هوشمند تنها امکان تغییر رنگ و گردش هوا را داشتند اما امروزه منسوجاتی وارد بازار شده اند که به راحتی نسبت به محیط واکنش نشان می دهند. آنها می توانند به انواع تلفن ها و دستگاه های هوشمند متصل گردند.

کاربردهای پارچه های هوشمند

 پارچه های هوشمند از باندهای پزشکی هوشمند تا دستکش‌های واقعیت مجازی، حس‌گرها و سایر تجهیزات هوشمند پوشیدنی در پزشکی، ورزش، حمل و نقل، خودرو و …   کاربرد دارند و از مهمترین کاربردهای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد؛

• می توانند شرایط بدن را به صورت لحظه ای بررسی نمایند.
• می توانند موارد خطرناک را به سرعت پایش نمایند.
• می توانند موقعیت لحظه ای افراد را نشان دهند.
• می توانند بیانگر مدهای خلاقانه باشند.
• و …

تهیه لباس‌های حسگر امواج رادیو اکتیو، تهیه حسگر زیستی همچون حسگرهای قند خون و هموگلوبین خون و تهیه لباس‌های هوشمند جهت اندازه‌گیری ضربان قلب، تهیه سلول‌های خورشیدی منعطف، تهیه پارچه‌های با قابلیت رسانایی موضعی (طرح دار)، و تهیه آنتن‌های منعطف نیز از دیگر زمینه‌های به کارگیری این فناوری است.

در حال حاضر محققان مشغول تولید نخ‌های هوشمندی هستند که قادر به تغییر رنگ هستند و بنابر خلق و خویی که افراد دارند رنگ آن تغییر می کند. محققان معتقدند که روزی پارچه‌های هوشمند انرژی جنبشی را تحت کنترل خود درمی‌آورد و نیروی مورد نیاز خود را از راه رفتن و جنبش کاربر تأمین می کند و حتی نیازی به استفاده از باتری و نیرو هم نخواهد بود.

کاربردهای خاص پارچه های هوشمند

• بررسی علائم حیاتی مانند ضربان قلب، میزان تنفس، دما، فعالیت و وضعیت کلی بدن
• کسب اطلاعات کلی از وضعیت بدن حین ورزش
• پایش مواد خطرناک
• ردیابی موقعیت و وضعیت سربازان در عملیات
• جلیقه های ضد گلوله که در صورت اصابت گلوله، محل ضربه و میزان آسیب را مخابره می کند
• پایش خستگی خلبان یا راننده کامیون ها
• مُد های خلاقانه (تکنولوژی های پوشیدنی) و …

پارچه های هوشمند در سه نسل تولید و معرفی شده اند

• نسل اول: در اولین نسل پارچه های هوشمند، سنسورها مستقیم به لباس چسبانده شده و اطلاعات حاصل از این سنسورها دریافت و تحلیل می شدند. این تکنولوژی بیشتر در لباس های ورزشی برند ها استفاده می شدند.
• نسل دوم: در نسل دوم پارچه های هوشمند، سنسور ها در بافت لباس جا ساز شدند تا کاربرد و راحتی مناسبتری حاصل شود.
• نسل سوم: پوشیدنی هایی هستند که سرتا سر از سنسور تشکیل شده اند و در الیاف سازنده پارچه از سنسورها کمک گرفته شده است. کمپانی های زیادی این روزها برای به هدف های متفاوت از این تکنولوژی استفاده می کنند.

با تحلیل اطلاعات فراهم شده توسط این سنسورها، نرم افزار های مربوط می توانند سلامت  بدن ورزشکار و یا بیمار را به طور کلی و جزئی بررسی نموده و پرونده های مربوط را به روز نگه دارند.

امروزه صنعت نساجی به شکلی جدی در پی تولید پارچه‌های هوشمند است که شامل ترکیبی از دو فرآیند تولید تجهیزات الکترونیکی و منسوجات می شود. در حال حاضر بازار منسوجات هوشمند آمریکا در حدود ۸۰۰ میلیون دلار تخمین زده می‌شود که مطابق با پیش‌بینی‌های صورت گرفته با رشد سالانه ۳۳٫۵۸ درصدی به حدود ۴٫۷۲ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۰ میلادی می رسد.

فرصت های بازار: پارچه های حرارت دهی شد

اولین بازار برای پوشش های نانولوله ای کربنی رسانا مربوط به محصولات گرم کن است. این پوشش ها به جای تکیه بر سیم های تعبیه شده در پارچه یا رشته های فلزی به کار رفته در منسوج، به عنوان یک رسانای الکتریکی در پارچه عمل می کنند. به گزارش سرویس اطلاع رسانی نساجی امروز، رسانایی بالا/مقاومت پایین پوشش های جدید به این معناست که فیلم های بسیار نازک قابلیت تولید حرارت را دارند و در نتیجه پوشش سبک تر، نازک تر و با انعطاف پذیری بیشتری نسبت به فناوری های مشابه موجود در بازار خواهیم داشت که این امر با خود مزایای چشمگیری به همراه خواهد داشت. علاوه بر آن در مواردی که ضخامت، وزن و سازگاری مشکل ایجاد می کند، این روش چاره ساز خواهد بود.  

کاربردهای احتمالی فناوری فوق عبارتند از:

• پزشکی-از این پارچه ها می توان برای تولید لباس های مخصوص بیماران و پرسنل بیمارستان در اتاق عمل که دمای آن باید کنترل  شده باشد، استفاده کرد. این پارچه ها همچنین در گرمادرمانی نیز کاربرد دارند.   

• خودروسازی-صنعت خودروسازی می تواند با به کارگیری مستقیم سیستم حرارت دهی در پارچه های روکش صندلی، صندلی های گرم کن تولید کند و با این کار در مصرف انرژی و مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت مدارهای پیچیده صرفه جویی کند. علاوه بر آن با استفاده از این نانولوله های کربنی بر روی سایر سطوح داخلی خودرو می توان برای هر سرنشین به صورت جداگانه سیستم حرارت دهی شخصی و سفارشی داشت.

• مبلمان و منسوجات خانگی-از پارچه های دارای پوشش جدید می توان در روکش تشک، مبلمان و صندلی و سایر کالاهای پارچه ای استفاده کرد. حرارت دهی ملایم از مبلمان باعث می شود شخص در دمای محیطی پایین تر هم احساس راحتی داشته باشد و در نتیجه در مصرف انرژی صرفه جویی می شود. 

• ساخت و ساز-از مواد عایق پاسخ دهنده می توان به عنوان پوشش لوله ها برای انتقال حرارت در شرایط آب و هوایی سرد استفاده کرد. زیرلایه هایی که در زیر کف پوش ها قرار می گیرند می توانند باعث گرمایش کف شوند.

• پوشاک-لباس های گرماده می توانند برای استفاده سربازان نظامی،امدادگران اورژانس، کارگران ساختمانی، ورزشکاران و سایر افرادی که در فضاهای خارجی و یا فضاهای داخلی با دمای پایین مثل اتاق عمل فعالیت می کنند، بسیار مفید باشند. پوشاک اینتلیجنت بر پایه منسوجات اسمارت این قابلیت را دارند که سریعا در برابر افت دما واکنش نشان دهند و در نتیجه شخص هیچ گاه احساس گرما یا سرمای شدید و ناراحت کننده نخواهد کرد.

کارکردها در پزشکی بیوالکترونیک

چند منظوره بودن برای بسیاری از سیستم های پاسخ دهنده فوق ضروری است. چند منظوره بودن نظیر رسانایی الکتریکی، یونی و یا حرارتی، ذخیره بار یا اتلاف آن، نگهداری رطوبت و غیره را می توان از طریق فرمولاسیون پوشش مورد نظر در منسوجات ایجاد کرد.

یکی از کاربردهای بالقوه این پارچه های چندمنظوره در پزشکی بیوالکترونیک است. فناوری های پوشیدنی راحت و کارآمد کلید توانمند سازی این موج جدید فناوری های پزشکی هوشمند هستند. برای این که بتوان پتانسیل کامل این وسایل را تشخیص داد باید تماس الکتریکی آن ها با شخص مداوم و پایدار باشد. در حال حاضر جدیدترین روش استفاده از یک هیدروژل برای اتصال الکترود به پوست است. البته عملکرد سیستم می تواند با گذشت زمان، تغییر دما، رطوبت و موقعیت و حرکات بیمار تغییر کند.

می توان با ترکیب پوشش نانولوله ای کربنی کمپانی باتل با یک ماده رسانای یونی، رسانایی هم زمان الکتریکی و یونی را در منسوج ایجاد کرد که امکان تماس الکتریکی دایمی را با پوست فراهم می کند. رساناهای ترکیبی الکتریکی و یونی شبکه ای از رساناهای الکتریکی و یونی به هم متصل هستند که در یک شبکه الاستومری قرار گرفته اند. این سه بخش چندمنظوره بودن مورد نیاز را برای حفظ تماس الکتریکی بین پوست و وسیله الکتریکی فراهم می کنند.

این سیستم نسبت به سیستم های هیدروژلی موجود دارای چند مزیت است:

• رسانایی عالی با قابلیت تماس موثرتر با پوست

• حفظ رسانایی 

• مصرف نیروی کمتر

• سختی و انعطاف پذیری عالی و خواص مکانیکی خوب.

برای بهینه سازی این پوشش برای استفاده در پارچه ها و فناوری های پوشیدنی به تحقیقات بیشتری نیاز است. کمپانی باتل نیز هم زمان با رشد تقاضا برای پارچه های اسمارت و اینتلیجنت، فناوری جدید خود را ارایه داده است و کاربردهایی را که تا به امروز و با استفاده از فناوری های موجود ممکن نبوده عملی ساخته است.  

 

جمع‌بندی

با توجه به مواردی که در مورد منسوجات هوشمند بیان گردید، می توان متوجه شد که پارچه های هوشمند، پارچه هایی خاص هستند که می توانند جریان الکتریسیته را هدایت نمایند. آنها می توانند از محیط داده دریافت نمایند و به آنها پاسخ دهند. امروزه آنان دارای کاربردهای زیادی هستند. می توان از آنها برای برقراری ارتباط، انتقال انرژی، محافظت از فرد و مواردی از این قبیل استفاده نمود.

به صورت کلی باید در نظر داشته باشید که پارچه های هوشمند با دو هدف کلی به بازار مد و فشن معرفی شدند. این دو هدف عبارتند از:

• پارچه هایی که صرفا به زیبایی توجه دارند و دارای طرح های فانتزی هستند. باید در نظر داشت که بعضی از این موارد رنگشان تغییر می یابد. البته در برخی دیگر نیز مشاهده شده است که نسبت به گرما و صدا واکنش نشان می دهند.
• برخی دیگر از پارچه های هوشمند کاربرد بیشتری دارند. به طور مثال از آنها می توان برای ورزش یا مصارف پزشکی بهره برد. در واقع آنها تولید شده اند که عملکرد کلی بدن را نظارت نمایند. به کمک آنها شما می توانید وضعیت دمایی بدن خود را در شرایط مساعدی قرار دهید. آنها می توانند اطلاعات وضعیتی بدن را به صورت لحظه ای دریافت نمایند و سریعا نسبت به آنها واکنش دهند.