اخبار و مطالب روز نساجی: منسوجات هوشمند

منسوجات هوشمند

Smart Textile

چکیده
هنگامی که منسوجات یک کاربرد اضافی را به جهت ایجاد قابلیتی فراتر از هدف معمولی، به عهده می‌گیرند، ممکن است به‌عنوان یک منسوج هوشمند شناخته شوند. به عبارتی دیگر، اگر این عملکرد اضافی با تغییر در شرایط مختلف استفاده از منسوج تغییر کند، به‌عنوان منسوجات هوشمند و یا فعال در نظر گرفته می‌شوند.

مقدمه
پوشاک جزو یکی از سه نیاز اساسی انسان است. در ابتدا نیز از منسوجات برای پوشاک استفاده می‌شد که امروزه با تمدن مترقی به مصارف خانگی گسترش یافت. هزاران سال پیش، از منسوجات در کاربردهای متفاوتی مانند پارچه بادبان، چادر، لباس‌های محافظ، طناب و غیره استفاده می‌کردند که اساساً این‌ها همگی جزو منسوجات فنی بودند و عمدتاً برای عملکرد فنی خود استفاده می‌شدند. منسوجات هوشمند مواد و ساختارهایی هستند که بسته به شرایط یا وجود محرک‌های محیطی مانند عوامل مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی و یا سایر منابعی که حس می‌کنند، واکنش نشان می‌دهند. علم نساجی امروزه در افقی بدیع، ناشناخته و پر از خیال برای ایجاد پیشرفت‌های چشمگیر در حوزه منسوجات هوششمند ایستاده است. فناوری تولید منسوجات هوشمند از ادغام تمامی رشته‌های کاربردی نظیر شیمی نساجی، تکنولوژی الیاف، تکنولوژی تولید لباس، علم مواد، مکانیک سازه و هیدرولیک هوانوردی، الکترونیک و ابزارهای دقیق در این حوزه، مخابرات، هوش مصنوعی، زیست‌شناسی مولکولی و شیمی آلی، مهندسی مولکولی و نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی و فناوری اطلاعات ساخته شده است.
این علوم گوناگون با یکدیگر آمیخته شده‌اند تا منسوجات مد روز را تولید کنند که زندگی انسان را راحت و مجلل می‌کند. بااین‌حال، منسوجات هوشمند فقط به پوشاک محدود نمی‌شوند، بلکه به بسیاری از کاربردهای دیگر مانند اتومبیل، رباتیک، هواپیما، پزشکی و جراحی و غیره نیز راه یافته‌اند. اهمیت این مواد در برخی مکان‌ها (مانند میدان‌های جنگ نظامی) آن‌قدر عمیق است که عملاً به‌عنوان مواد نجات‌دهنده زندگی عمل می‌کنند. مانند بسیاری از نوآوری‌های پس از جنگ جهانی اول، منسوجات هوشمند نیز برای پاسخگویی به خواسته‌های ارتش اختراع شدند. به‌عنوان‌مثال، لباس‌هایی که می‌توانند رنگ خود را برای ایجاد جلوه‌های استتار برای محافظت تغییر دهند، توسط ارتش ایالات متحده با همکاری شرکت‌های صنعتی مختلف برای برآورده‌کردن نیازهای نظامی ساخته شدند. با توجه یه ویژگی‌های استثنایی موجود در منسوجات هوشمند، این منسوجات در زمینه‌های زیادی کاربرد پیدا می‌کنند که برخی از آن‌عبارت‌اند از:
برنامه‌های نظامی
حسگرهای فیبر نوری ادغام شده در منسوجات

فیبر نوری و حسگرها
یک فیبر نوری از یک هسته (با قطر 10-1 میکرومتر برای الیاف شیشه سیلیسی تک حالته) تشکیل شده است که با روکشی (قطر 125 میکرومتر) احاطه شده است که ضریب شکست آن کمی کوچک‌تر از هسته است. فیبر نوری معمولاً با یک‌لایه محافظ با قطر بیرونی تقریباً 250 میکرومتر پوشانده می‌شود. در داخل هسته فیبر، پرتوهای نوری که در زوایای بزرگ‌تر از زاویه بحرانی بر روی مرز روکش هسته فرومی‌روند، تحت بازتاب کامل داخلی قرار می‌گیرند و بدون شکست از طریق هسته هدایت می‌شوند. حسگرهای ساخته شده از فیبرهای نوری، کوچک و منعطف هستند و بر یکپارچگی ساختار مواد کامپوزیت تأثیر نمی‌گذارند. همچنین این سازه‌ها می‌توانند با پارچه تقویت‌کننده ادغام شوند تا ساختارهای ستون فقرات را تشکیل دهند. این دسته از محصولات مبتنی بر فناوری بوده که دستگاه‌هایی را قادر می‌سازد تا برای سنجش محرک‌های فیزیکی متعدد از طبیعت مکانیکی، صوتی، الکتریکی، مغناطیسی و حرارتی ساخته شوند. تعدادی از حسگرها را می‌توان در امتداد فیبر نوری منفرد با استفاده از تکنیک‌های تقسیم طول‌موج، فرکانس و زمان و قطبش برای تشکیل سیستم‌های حسگر توزیع شده 1، 2 یا 3 بعدی مرتب کرد.

حسگرهای نوری در منسوجات
حسگرهای فیبر نوری اجزای ایده‌آلی برای تعبیه کامپوزیت‌های ساختاری منسوجات برای نظارت بر فرایندهای تولید و شرایط سلامت داخلی هستند. انتظار می‌رود که منسوجات هوشمند بعد از تولید الیاف مصنوعی، بزرگ‌ترین انقلاب در صنعت نساجی باشد. در دهه گذشته یا بیشتر صنعت نساجی در بخش تولید، به دلیل توجه بیشتر به منسوجات هوشمند، به طرز چشمگیری تغییر کرده است. دنیای غرب امروز به طور گسترده بر تحقیقات و کاربردهای منسوجات هوشمند در مقایسه با بخش‌های لباس‌های معمولی کلاسیک تمرکز دارد. در بیست سال آینده؛ انتظار می‌رود تا منسوجات هوشمند به‌اندازه‌ای افزایش یابند که کاربردشان برای انسان ضروری باشد. بااین‌حال، در عرصه تجاری، این منسوجات هنوز هم آرزوهای خریداران بالقوه‌ای را که مایل‌اند محصولی با قیمت مناسب داشته باشند، تحقق می‌بخشد.
کاملاً طبیعی است که توسعه منسوجات هوشمند با سرعت اتفاق نیفتد؛ زیرا هر فناوری جدید برای تجاری‌شدن کامل به زمان خاص خود نیاز دارد. می‌توان پیش‌بینی کرد که در آینده این صنعت، بازار بزرگی برای خود داشته باشد. توسعه محصولات هوشمند در آینده در جهت کاهش هزینه‌های دائمی نخواهد بود؛ زیرا توجه به  ایجاد نوآوری در فرایند طراحی و ساخت یک محصول باکیفیت اهمیت بیشتری نسبت به هزینه آن محصول دارد.
با درنظرگرفتن روندهای فعلی، ارزش صنعت نساجی در سراسر جهان به بیش از 50 میلیون تن در سال است و اگر منسوجات هوشمند بتوانند تنها 1٪ را به خود اختصاص دهند (که کاملاً ممکن است)، صنعت نساجی به ارزشی بیش از 1 میلیارد می‌رسد. تولید منسوجات هوشمند نمایانگر پیشرفت منسوجات و الیاف در قرن بیست و یکم هستند. پیش‌بینی می‌شود که تا چند سال آینده صنعت نساجی جهان را به طور کامل جوان کند. در مجموع، این حوزه نوید آینده بسیار روشنی را می‌دهد و انتظار می‌رود که محصولات این صنعت به‌زودی به داخل خانه‌ها راه پیدا کنند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که هنوز مشکلاتی دررابطه‌با مواد حافظه شکل وجود دارد که باید قبل از اینکه بتوانند به پتانسیل کامل خود عمل کنند، بر آن‌ها غلبه کرد. ساخت ماشین‌آلات تولید این منسوجات در مقایسه با سایر مواد مانند فولاد و آلومینیوم هنوز نسبتاً گران هستند. اکثر منسوجات هوشمند خواص خستگی ضعیفی دارند و این بدان معنی است که تحت شرایط بارگذاری یکسان (یعنی پیچش، خم‌شدن، فشرده‌سازی) در مقایسه با یک جزء فولادی، ممکن است بیش از صد برابر نیرو را تحمل کرده و پایدار بمانند.

کاربردهای پزشکی
1-5 نخ‌های بخیه در صنعت نساجی
برخی از انواع بخیه‌های جراحی نیز ممکن است به‌عنوان الیاف هوشمند در نظر گرفته شوند. نخ بخیه طولی از الیاف است که برای بستن عروق خونی یا دوختن بافت‌ها به هم استفاده می‌شود. بسیاری از انواع نخ‌های بخیه‌ به‌عنوان مواد قابل‌جذب توصیف می‌شوند که این دسته از نخ‌ها از مواد هوشمندی بوده که لبه‌های زخم را در کنار هم نگه می‌دارند تا زمانی که زخم به‌اندازه کافی بهبود یابد و نخ‌های بخیه در این حالت به طور قابل‌توجهی در سیستم بدن جذب می‌شوند. با بهبود تدریجی زخم، خواص کششی بخیه به‌تدریج در طی چند هفته کاهش می‌یابد و این در صورتی است که جرم نخ بخیه در این دوره ثابت باقی می‌ماند. پس بهبود زخم و کاهش خواص کششی نخ بخیه، هیدرولیز اتفاق می‌افتد و نخ بخیه در سیستم بدن جذب می‌شود. جذب کامل نخ بخیه اغلب حدود 6-3 ماه پس از استفاده اولیه رخ می‌دهد. به همین علت، برای تولید نخ‌های بخیه قابل‌جذب به پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌سازگار با خواص حافظه شکل نیاز است. نتایج نشان داده است که چند نوع نخ بخیه از کلاژن روده گوسفند یا گاو ساخته می‌شود که می‌تواند به‌تدریج توسط آنزیم‌های بدن تجزیه شود. بااین‌حال، بسیاری از انواع نخ‌های بخیه قابل‌جذب از پلیمرهای مصنوعی ساخته می‌شوند و در نهایت از طریق هیدرولیز پیوندهای استری در زنجیره‌های پلیمری به بدن جذب می‌شوند. برای تولید نخ‌های بخیه قابل‌جذب از انواع پلیمرها و کوپلیمرها استفاده می‌شود که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:
پلی استیک اسید
پلی گلایکلیک اسید  ((-CO-CH2O-CO-CH2O-)n)
کوپلیمرهای پلی دی اگزانول  ((-O-CH2-CH2-O-CH2-CO-)n)
پلی کاپرولاکتوم  ((-O-(CH2)5-CO-)n )

2-5 پوشاک داده
پوشاک داده دارای حسگرهایی در هر یک از مفاصل بدن است که موقعیت آن‌ها را بر روی یک نمودار ترسیم می‌کنند و می‌تواند این حرکات را در رایانه محاسبه نماید. این سنسورها از الاستین رسانا ساخته شده‌اند. لباس‌های Datawear شامل دسته‌ای از حسگرهای موقعیت مغناطیسی هستند که سیستم TCAS زاویه هر یک از این مفاصل را اندازه‌گیری می‌کند تا موقعیت مطلق آن‌ها (هر یک از اندام‌ها) را تعیین کند. سنسورها را می‌توان مطابق با مشخصات برای کاربردهای فردی مورداستفاده قرارداد. پوشاک مورداستفاده از قبیل ژاکت، شلوار و دستکش می‌توانند شامل این دسته باشند  که برای تعامل با کامپیوتر به‌صورت الکترونیکی دارای مدار یا سیم‌کشی هستند. کاربرد پوشاک داده برای ردیابی موقعیت اندام درداده‌های کامپیوتری، تصویربرداری پزشکی، اندازه‌گیری، ارگونومی، بیومکانیک، رباتیک و انیمیشن است. کل بدن را می‌توان با پوشاک داده‌ای که ارتباط خاصی در زمینه آسیب‌های ورزشی و بیومکانیک دارد، نظارت کرد.

3-5 حسگرهایی برای ثبت پارامترهای فیزیولوژیکی انسان
منسوجاتی که شامل حسگرهایی برای ثبت پارامترهای فیزیولوژیکی بدن هستند، پیراهن زندگی نیز نامیده می‌شوند که اولین‌بار توسط شرکت آمریکایی Sensatex ابداع شد و به‌عنوان زیرپیراهن استفاده می‌شود. در این منسوجات، فیبرهای نوری به‌صورت مارپیچی در ساختار آن بافته می‌شوند. کل زیر پیراهن با تکنیک بافت خاص و به‌صورت یک‌پارچه و بدون برش و درز ساخته شده است. وظیفه اصلی این پیراهن هوشمند نظارت بر پارامترهای فیزیولوژیکی انسان‌مانند دما و ضربان قلب است. همچنین این منسوجات را می‌توان با سنسورهای نساجی مختلف، نه‌تنها سنسورهای نوری، استفاده کرد. همچنین می‌توان حسگرهایی را در ساختار پارچه گنجاند تا حضور گازهای سمی در هوا را اندازه‌گیری کند. سنسورها، داده‌ها را در یک واحد مرکزی جمع‌آوری کرده و به مرکز اطلاعات ارسال می‌کنند. قابل‌ذکر است که انتقال داده‌ها بی‌سیم می‌باشد. هنگامی که این حسگرها در منسوجات گنجانده می‌شوند، می‌توان از چنین حسگرهایی برای تشخیص خطرات مختلف میدان جنگ مانند تهدیدات جنگی مواد شیمیایی، بیولوژیکی و سایر مواد سمی در زمان واقعی استفاده کرد. کوپلیمر پلی‌اورتان - دی استیلن  را می‌توان به‌عنوان پلیمر فتوشیمیایی برای کاربرد در سنسورهای شیمیایی استفاده کرد. روکش غیرفعال فیبر نوری با این مواد حساس جایگزین شده و سیستم حسی در ساختارهای نساجی ادغام می‌شود. همچنین امروزه حسگرهای حساس به pH توسعه یافته‌اند و در پارچه لباس سربازان بافته می‌شوند.
پیراهن هوشمند یک لباس هوشمند است (فقط به کاربردهای نظامی محدود نمی‌شود) که توسط تیم Georgia Tech ساخته شده است. این تیم توسط پروفسور Sundaresan Jayaraman رهبری می‌شود و اکنون توسط شرکت Sensatex برای تشخیص زخم‌های گلوله استفاده می‌شود. عملکرد این پیراهن هوشمند مانند یک کامپیوتر است که توسط فیبرهای نوری و رسانا موجود در لباس فعالیت خود را انجام می‌دهند. فیبرهای نوری پلاستیکی بافته شده در پیراهن بدون درز وظیفه تشخیص زخم‌های گلوله را بر عهده دارند. این سیم‌های نوری در یک انتها به یک دیود و در طرف دیگر به لیزر متصل می‌شوند. پالس‌های نور به طور مداوم توسط دیود شناسایی می‌شوند و هر گونه قطع‌شدن پالس نور به دیود به نشان‌دادن محل دقیق ورود گلوله‌ها کمک می‌کند. این پیراهن همچنین دارای سنسورهایی برای اندازه‌گیری دما، ضربان قلب و عملکردهای تنفسی به همراه یک میکروفون و یک آشکارساز گازهای خطرناک است.
این پیراهن هوشمند ضربان قلب، تنفس، دما و بسیاری از عملکردهای حیاتی پوشنده را کنترل می‌کند و در صورت وجود مشکل به پوشنده یا پزشک هشدار می‌دهد. پیراهن هوشمند همچنین می‌تواند برای نظارت بر علائم حیاتی افسران مجری قانون، آتش‌نشانان، فضانوردان، پرسنل نظامی، افراد دارای بیماری مزمن، افراد مسن تنها، ورزشکاران، نوزادان (پیشگیری از سندرم مرگ ناگهانی نوزاد) و غیره استفاده شود. اولین مادربرد پوشیدنی جهان (یک لباس هوشمند برای قرن بیست و یکم) به طور خلاصه، پارادایم جدید ایجاد شده توسط Wearable Motherboard فرصت هیجان‌انگیزی را فراهم می‌کند که نه‌تنها می‌تواند به مجموعه‌ای غنی از دانش جدید منجر شود، بلکه با انجام این کار، کیفیت زندگی انسان را افزایش می‌دهد. تأثیر بالقوه این تحقیق بر پزشکی در مجله LIFE معجزات پزشکی برای هزاره بعدی که در آن پیراهن هوشمند یا مادربورد پوشیدنی به‌عنوان یکی از پیشرفت‌های قرن بیست و یکم معرفی شده است، قابل تماشا است.

4-5 مواد آکوستیک
مواد آکوستیک دارای خاصیت غیرمعمولی بوده که وقتی کشیده می‌شوند پهن‌تر و در هنگام فشرده‌شدن، باریک‌تر می‌شوند. به‌عبارت‌دیگر این مواد دارای نسبت پواسون منفی هستند. این مواد دارای خواص مفید دیگری از جمله چقرمگی شکست بالا، مقاومت بالا و جذب انرژی زیاد هستند؛ بنابراین این مواد دارای کاربردهای بالقوه‌ای در بسیاری از زمینه‌ها مانند جلیقه‌های ضدگلوله یا کلاه ایمنی و محصولات مقاوم در برابر ضربه داشته و همچنین نویدی برای پیشرفت پوشاک در آینده، هستند. برخی از مواد مصنوعی شناخته شده جزو مواد آکوستیک هستند و به‌زودی الیاف آکوستیک می‌توانند در بازارها عرضه شوند.

محاسبات منسوجات
ادغام الکترونیک کاربردی در منسوجات را می‌توان به دو روش تحقق بخشید. یکی از این روش‌ها، تولید پوشاک یا منسوجات فنی و سپس ادغام قطعات الکترونیکی در آن‌ها است. راه دیگر برای تولید منسوجات الکترونیک، تولید نخ‌های رسانا هنگام تولید منسوجات و ایجاد ساختارهای نساجی با عملکرد الکترونیکی است. بسته به کاربرد و استفاده نهایی، نوع پارچه، هزینه و غیره می توان از هر یک از این روش‌ها استفاده کرد.

الیاف و پارچه‌های رسانا
وجود خواص شیمیایی در پلیمرهای رسانا، آنها را برای استفاده در حسگرها مناسب می‌کند. این امر از توانایی چنین موادی برای تغییر خواص الکتریکی خود در طی واکنش با عوامل ردوکس  مختلف یا از طریق ناپایداری آنها در برابر رطوبت و گرما استفاده می‌کند. بسیاری از الیاف و نخ‌های رسانا به‌عنوان‌مثال ارگانزا ابریشم فلزی ، رشته فولادی ضدزنگ، رشته‌های پلیمری سیم‌پیچی شده از جنس مس، نقره و طلا یا فولاد ضدزنگ، الیاف آرامید با روکش فلزی، الیاف پلیمری رسانا، پوشش پلیمری رسانا و الیاف یا پارچه کربن ویژه برای ساخت حسگرهای پارچه استفاده شده است.
پست  و همکارانش چند ساختار پارچه را مهندسی کردند که می‌توانند فشار را حس کنند. سطح پارچه از الیاف رسانا و غیر رسانا بافته شده است. سطح پارچه اساساً از دولایه ارگانزای فلزی بسیار رسانا با مقاومتی حدود 10 وات بر متر و الیاف غیر رسانا تشکیل شده است که توسط یک‌لایه عایق از توری نایلونی جدا شده است. هنگامی که در نقطه مناسب فشار وارد می‌شود، دولایه رسانا از طریق فضاهای شبکه نایلونی در تماس هستند و جریان از یک الکترود ردیفی به یک الکترود ستونی منتقل می‌شود. پارچه را می‌توان به طور مکرر پیچید، خرد کرد یا شست، بدون اینکه بر خواص الکتریکی آن تأثیر قرار گیرد.
روش‌های استفاده شده در پارچه QTC پارچه‌ها را قادر می‌سازد تا به‌عنوان رابط‌های الکترونیکی عمل کنند. این فناوری شامل حسگرها و آرایه‌هایی است که کاملاً پارچه‌ای بوده، قابل شستشو هستند و احساس راحتی را در منسوج حفظ می‌کنند. این مواد معمولاً با سیستم‌های نساجی نوآورانه برای انتقال سیگنال ادغام می‌شوند. فناوری‌های نساجی QTC برای یکپارچه‌سازی ساده، هزینه کم، انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان بالا، کنترل متناسب و ایجاد ارتباط مستقیم با مدارهای الکترونیکی مورداستفاده قرار می‌گیرد. فناوری SOFTswitch همچنین می‌تواند برای ساخت لباس‌های فضایی، ژاکت‌های موسیقی، لباس‌های هوشمند، پوشاک داده‌، رایانه‌های پوشیدنی، سطوح داخلی هوشمند، رابط‌های محاسباتی انعطاف‌پذیر، محصولات یادگیری پیشرفته، محصولات ناظر بر فشار بالینی و غیره استفاده شود؛ بنابراین، فناوری SOFTswitch این امکان را ایجاد می‌کند که از این محصولات برای اتصال هر یک از لباس‌های موردعلاقه خود به تجهیزات الکترونیکی، مانند پخش‌کننده MP3 یا رادیو و غیره، با هزینه نسبتاً کم با فناوری‌های سوئیچ پارچه و حسگر استفاده کنید.

محاسبات پوشیدنی
برای اولین‌بار مدارهای الکترونیکی که به طور کامل از منسوجات برای توزیع داده‌ها و نیرو ساخته شده که توسط محققان MIT ایالات متحده ابداع شده‌اند. این منسوجات می‌توانند حس لمس را ایجاد کرده و از قطعات غیرفعال دوخته شده از نخ‌های رسانا و همچنین قطعات الکترونیکی معمولی استفاده کنند. اولین پارچه رسانا که مورد بررسی قرار گرفت، ارگانزای ابریشم بود که شامل دو نوع الیاف است. این نخ فلزی درست مانند سیم تلفن با هسته پارچه‌ای بوده و رسانایی بالایی دارد. هسته الیاف ابریشم از استحکام کششی بالایی برخوردار هستند و می‌تواند دمای بالا را تحمل کنند. این ویژگی امکان دوخت یا گل‌دوزی نخ را با ماشین‌آلات صنعتی فراهم می‌کند. وجود فاصله میان این الیاف سبب می‌شود تا به‌صورت جداگانه از آنها مراقبت شود؛ بنابراین یک نوار از این پارچه می‌تواند؛ مانند یک کابل روبانی عمل کند. مدارهای ساخته شده روی ارگانزا فقط باید از تماس تاشو با خود محافظت شوند که می‌تواند با پوشش، حمایت یا پشتیبان پارچه با یک‌لایه عایق که می‌تواند پارچه نیز باشد، انجام شود. همچنین نخ‌های رسانایی وجود دارند که به طور خاص برای تولید فیلترهایی برای پردازش پودرهای ریز تولید می‌شوند. این نخ‌ها دارای الیاف رسانا و پارچه‌ای هستند که در سرتاسر آنها پراکنده شده‌اند. تغییر نسبت دو الیاف تشکیل‌دهنده منجر به تفاوت در مقاومت این گونه منسوجات می‌شود. این الیاف را می‌توان برای ایجاد خواص رسانا و عناصر مقاومتی استفاده کرد. درحالی‌که برخی از قطعات مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها و سیم‌پیچ‌ها را می‌توان در منسوجات قرار دارد، اما هنوز نیز نیاز به اتصال اجزای دیگر به پارچه وجود دارد. این کار را می‌توان با لحیم‌کاری مستقیم روی نخ فلزی انجام داد. LEDهای نصب سطحی، کریستال‌ها، مبدل‌های پیزو و سایر اجزای نصب سطحی بافاصله بیش از 100/0 اینچ از یکدیگر به‌راحتی به پارچه لحیم می‌شوند. پس از اتصال قطعات، اتصالات آن‌ها به نخ فلزی ممکن است نیاز به تقویت مکانیکی داشته باشد. این مورد را می‌توان با یک پوشش اکریلیک یا سایر پوشش‌های انعطاف‌پذیر به دست آورد. همچنین برخی از اجزای با سرب‌های معمولی را می‌توان مستقیماً در مدارهای روی پارچه دوخت و پایه‌هایی با شکل خاص برای تسهیل این فرایند ایجاد کرد.
ازآنجایی‌که ضربه محکم نخ را سوراخ می‌کند، یک تماس الکتریکی به طرز شگفت‌انگیزی سبب افزایش قدرت و استحکام نخ و منسوجات می‌شود. همچنین سطح خوبی برای لحیم‌کاری فراهم می‌کند. به‌این‌ترتیب زیرسیستم‌ها را می‌توان به‌راحتی در لباس فروکرد یا برای شستشو خارج کرد. مدارهای متعددی تا به امروز بر روی نخ و یا پارچه ساخته شده‌اند. ساختن سیستم‌ها به این روش آسان است، زیرا اجزا می‌توانند مستقیماً روی نخ رسانا لحیم شوند. استفاده از نخ‌های رسانا در منسوجات، آن‌ها را به ماده خوبی برای نمونه‌سازی تبدیل می‌کند و می‌توان این منسوجات را به‌سادگی در جایی که خطوط سیگنال خاتمه می‌یابد، برش داد.
سطح یک منسوج می‌تواند مجموعه‌ای از صفحات خازنی در جایی که مجموعه‌ای از الکترودهای گل‌دوزی شده یا ابریشمی نقاط تماس را تشکیل می‌دهند، باشد. تماس انگشت با الکترود را می‌توان با اندازه‌گیری افزایش ظرفیت کل الکترود حس کرد. شایان‌ذکر است که این کار را می‌توان با یک پین ورودی یا خروجی دیجیتال تک دوطرفه در هر الکترود و یک مقاومت نشتی دوخته شده در نخ با مقاومت بالا انجام داد. از آرایه‌های حسگر خازنی نیز می‌توان برای تشخیص میزان تناسب یک لباس با پوشنده استفاده کرد، زیرا سیگنال با فشار قابل تغییر است.
سطح یک منسوج اگر منعطف و بادوام باشد، می‌تواند به لمس پاسخ بدهد. یک برد مدارچاپی از اجزای لازم برای سنجش خازنی و خروجی رویدادهای فشار وارده به منسوج، به‌عنوان جریان داده سریال پشتیبانی می‌کند. صفحه مدار با الکترودهای پدهای دایره‌ای فقط در پایین الگوی الکترود تماس برقرار می‌کند. در یک برنامه آزمایشی، 50 کت جین با این الگو گل‌دوزی شد. در این زمینه، محققان سعی کرده‌اند تا تکنیک‌های معمولی خیاطی و الکترونیک را با کلاس جدیدی از مواد ترکیب کرده تا دستگاه‌‌هایی دیجیتال تعاملی ایجاد کنند. تمام دستگاه‌های ورودی را می‌توان توسط خیاط‌ها یا کارخانه‌های پوشاک، به طور کامل از پارچه تهیه کرد. اندازه این سنسورها، دکمه‌ها و سوئیچ‌های مبتنی بر پارچه به‌راحتی قابل‌اندازه‌گیری هستند. آنها همچنین می‌توانند با هر شکل دلخواهی مطابقت داشته باشند که یک مزیت بزرگ‌ نسبت به اکثر سنسورهای لمسی ظریف موجود است که برای کارکردن باید صاف بمانند. سیستم‌های ظریف را می‌توان با استفاده از گیره‌ها و بست‌های پارچه‌ای معمولی به یکدیگر متصل کرد. همچنین این منسوجات زمانی که کثیف می‌شوند، دارای قابلیت شستشو مانند منسوجات دیگر هستند.

مد
1-9 منسوجات تغییر رنگ‌دهنده
منسوجات تغییر رنگ‌دهنده، منسوجات هوشمندی هستند که با تغییر دما، به دلیل تغییر رنگ اعمال شده روی سطح منسوج، تغییر رنگ می‌دهند. مواد کرومیک اصطلاحی کلی است که به موادی اطلاق می‌شود که به دلیل القای رنگ توسط محرک‌های خارجی مانند نور، گرما، الکتریسیته، حلال و فشار، رنگ را ساطع، حذف و یا فقط آن را تغییر می‌دهند. علت اصلی تغییر رنگ به دلیل استفاده از رنگ‌های ترمو کرومیک در منسوجات بوده که رنگ آنها در دمای خاص تغییر می‌کند. دو نوع سیستم ترمو کرومیک که به طور موفقیت‌آمیزی در منسوجات به کار گرفته شده‌اند شامل نوع کریستال مایع و نوع بازآرایی مولکولی هستند. در هر دو مورد، ابتدا رنگ در میکرو کپسول‌هایی به دام می‌افتد و سپس رنگ‌دانه توسط چسب  یا رزین روی پارچه لباس اعمال می‌شود. مهم‌ترین انواع کریستال‌های مایع برای سیستم‌های ترمو کرومیک، انواع کلستری  نامیده می‌شوند که در آن مولکول‌های مجاور به‌گونه‌ای چیده شده‌اند که مارپیچ را تشکیل می‌دهند. پدیده ترموکرومیسم  ناشی از بازتاب انتخابی نور توسط کریستال مایع است. طول‌موج نور منعکس شده توسط ضریب شکست کریستال مایع و آرایش مارپیچ مولکول‌های آن، کنترل می‌شود. ازآنجایی‌که طول گام با دما تغییر می‌کند، طول‌موج نور بازتابی نیز تغییر می‌کند و تغییر رنگ ایجاد می‌شود. یک راه جایگزین برای القای ترموکرومیسم با استفاده از بازآرایی ساختار مولکولی یک رنگ در نتیجه تغییر دما است. رایج‌ترین انواع رنگ که از طریق بازآرایی مولکولی، گرما کرومیسم را نشان می‌دهند لاکتون‌های اسپیرو  است. همچنین انواع دیگری نیز از رنگ‌ها شناسایی شده است. این ماده درواقع یک پیش‌ماده بی‌رنگ میکروکپسوله شده و مورداستفاده در دماهای پایین‌تر بوده که حالت جامد دارد.
مکانیزم این فرایند به‌گونه‌ای است که در اثر حرارت دادن، سیستم رنگی می‌شود و یا در نقطه ذوب مخلوط رنگ اتفاق می‌افتد. اگر مخلوط سرد شود، تغییر معکوس در این دما رخ می‌دهد. بااین‌حال، اگرچه کرومیسم حرارتی و بازآرایی مولکولی در رنگ‌ها تا حدی علاقه تجاری را برانگیخته است، اما مکانیسم کلی این فرایند زیربنای تغییرات رنگ کاملاً واضح نیست و هنوز پژوهش‌های بسیاری برای حدس و گمان وجود دارد.
پارچه حساس به دما با نام تجاری SWAY با معرفی میکرو کپسول‌هایی با قطر 4-3 میلی‌متر برای محصور کردن رنگ‌های حساس به حرارت که توسط بیندر (رزین) روی سطح پارچه پوشش داده می‌شوند، تولید شد. میکرو کپسول‌ها از شیشه ساخته شده‌اند و حاوی ماده رنگ‌زا، عامل کروموفور (پذیرنده الکترون) و خنثی‌کننده‌های رنگ (الکل و غیره) هستند که باتوجه‌به دمای محیط واکنش نشان داده و حالت رنگی یا بدون رنگ را نشان می‌دهند. پارچه حساس به دما SWAY دارای 4 رنگ اصلی و 64 رنگ ترکیبی است. همچنین این منسوج می‌تواند به طور برگشت‌پذیر در دمای بالاتر از 5 درجه سانتیگراد تغییر رنگ دهد و از 40- درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد فعال باشد.
دانیال کوپر  ژاکتی طراحی کرده است که برای محافظت از پوشنده در برابر آلودگی کاربرد دارد. در این ژاکت، پنل‌های جلویی از پارچه نایلونی با مانیتورهای اکسید نیتروژن، دی‌اکسید گوگرد و ازن ساخته شد‌ه‌اند. در واقع زمانی که آلودگی بر روی سطح منسوج ایجاد می‌شود، رنگ پارچه از آبی به نارنجی تغییر می‌کند.


2-9 ژاکت موزیکال
ژاکت موزیکال یک ژاکت معمولی را به یک آلت موسیقی پوشیدنی تبدیل می‌کند. ژاکت موزیکال به پوشنده این امکان را می‌دهد تا با استفاده از هر ابزار موجود در طرح کلی موسیقی، نت‌ها، آکوردها، ریتم‌ها و همراهی را اجرا کند. در واقع سطح منسوج، ترتیب سنج ، سینت سایزر ، بلندگوهای تقویت‌کننده، ارگانزای رسانا و باتری‌ها را برای تأمین انرژی این در این سیستم‌ها یکپارچه می‌کند. لباس هوشمند متشکل از سیستم موبایل جهانی برای ارتباطات، معماری کاربردی برای ناوبری و پانل‌های پارچه‌ای گرم شونده الکتریکی برای گرمایش است. سیستم حسگر شامل یک سنسور ضربان قلب، سه حسگر موقعیت و حرکت، ده سنسور دما، یک سنسور هدایت الکتریکی و دو حسگر تشخیص نقص است. در واقع پیاده‌سازی و همگام‌سازی چنین فعالیتی، به یک رابط کاربری (UI)، یک واحد پردازش مرکزی (CPU) و یک منبع انرژی نیاز دارد. هر ماژول اصلی، به‌استثنای حسگرها و رابط کاربری، در جلیقه‌های پشتیبانی تنظیم می‌شود. این لباس هوشمند امکان ارتباط گروهی آسان، سریع و مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌کند. در واقع یک تلفن همراه، بلندگو و میکروفون در کمربند این گونه از منسوجات تعبیه شده است که با کشیدن برچسب روی این کمربند، می‌توان به ارتباط گروهی از افراد دست‌یافت.

هوانوردی
قابلیت مانور هواپیما به‌شدت به حرکت فلپ‌هایی  که در پشت یا لبه عقب بال‌ها وجود دارد، بستگی دارد. کارایی و قابلیت اطمینان کار با این فلپ‌ها از اهمیت حیاتی برخوردار است. امروزه اکثر هواپیماهای موجود در هوا، از این فلپ‌ها و با استفاده از سیستم‌های هیدرولیکی گسترده کار می‌کنند. این سیستم‌های هیدرولیک از پمپ‌های متمرکز بزرگ برای حفظ فشار و از خطوط هیدرولیک برای توزیع فشار به محرک‌های فلپ استفاده می‌کنند. به‌منظور حفظ قابلیت اطمینان عملیات، چندین خط هیدرولیک باید برای هر مجموعه فلپ اجرا شود. نگهداری این سیستم پیچیده که شامل پمپ‌ها و خطوط بسیاری است اغلب نسبتاً دشوار و پرهزینه است. امروزه بسیاری از جایگزین‌های سیستم‌های هیدرولیک، توسط صنعت هوافضا در حال بررسی هستند. در این میان امیدوارکننده‌ترین جایگزین‌ها در این حوزه، شامل الیاف پیزوالکتریک، سرامیک‌های الکتریکی و آلیاژهای حافظه‌دار می‌باشند. فلپ‌های یک بال معمولاً دارای طرحی هستند که با یک سیستم هیدرولیک بزرگ در نقطه اتصال محرک به آن متصل شده است. سیستم بال‌های هوشمند بسیار فشرده‌تر و کارآمدتر است، زیرا سیم‌های حافظه شکل فقط به جریان الکتریکی برای حرکت نیاز دارند و سیم حافظه شکل برای دستکاری سطح بال انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. سیم در پایین بال از طریق اثر حافظه شکل کوتاه می‌شود، درحالی‌که سیم بالایی با خم‌شدن لبه به سمت پایین کشیده می‌شود و این مورد برعکس زمانی رخ می‌دهد که بال باید به سمت بالا خم شود. اثر حافظه شکل در سیم‌ها به‌سادگی با گرم‌کردن آنها و با جریان الکتریکی القا می‌شود که به‌راحتی از طریق سیم‌کشی برق تأمین می‌شود و نیاز به خطوط هیدرولیک بزرگ را از بین می‌برد. با حذف سیستم هیدرولیک، وزن هواپیما، هزینه‌های نگهداری و زمان تعمیر کاهش می‌یابد. سیستم بال هوشمند در حال حاضر از طریق آژانس پروژه تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (دارپا، شاخه‌ای از وزارت دفاع ایالات متحده) و بوئینگ درحال‌توسعه است.

تحقیقات فضایی
الف) لباس فضایی
اولین لباس فضایی آپولو، حاوی یک‌لایه داخلی از پارچه نایلونی با شبکه‌ای از لوله‌های پلاستیکی با دیواره نازک بود که آب‌خنک را در اطراف فضانورد به گردش درمی‌آورد تا از گرمای بیش از حد او جلوگیری کند. این لایه داخلی، شامل لایه راحتی از نایلون سبک‌وزن با کانال‌های تهویه از جنس پارچه بود و سپس یک سیستم سه‌لایه از لباس، فشار را به وجود می‌آورد. سپس از مایلار آلومینیومی  برای محافظت در برابر حرارت استفاده شد و با چهارلایه فاصله‌دار داکرون مخلوط شد. در نهایت تمامی این مجموعه با یک‌لایه محافظ غیر قابل‌اشتعال و سایش از پارچه بتا با پوشش تفلون پوشانده شدند. لایه بیرونی پارچه ارتباطی از جنس تفلون بود.

مروری بر بازار منسوجات هوشمند
منسوجات هوشمند یا تعاملی بخش جدیدی از بازار هستند که ساخته شده از کوچک‌سازی لوازم الکترونیکی و کاهش قیمت قطعات و هزینه‌های ساخت برای قطعات الکترونیکی و منسوجات هستند. گرایش صنعت پوشاک به سمت تولید محصولات خاص برای مصارف اختصاصی مانند دویدن، اسکی، گلف و ورزش‌های شدید، جایگاهی را ایجاد کرده است که در آن منسوجات هوشمند و تعاملی عملکردها و ویژگی‌های جدیدی را امکان‌پذیر می‌کنند که می‌تواند عملکرد لباس و تجربه پوشندگان آن را افزایش دهد.

1-12 محرک‌های بازار
تولید الیاف و منسوجات کم‌هزینه در آسیا و هند باعث کاهش قابل‌توجه تولید در اروپای غربی شده است و شرکت‌های نساجی سنتی را تحت‌فشار قرار داده است تا به فناوری‌های جدید برای افزودن ارزش در مرحله طراحی منسوجی ویژه نگاه کنند. چنین فناوری‌های جدیدی نابالغ هستند و اغلب توسط شرکت‌های نوپا که برخاسته از تحقیقات حرفه‌ای هستند، تبلیغ می‌شوند. باتوجه‌به بودجه محدود برای تجاری‌سازی محصولات ویژه، نتیجه می‌شود که برخی از هیجان‌انگیزترین فناوری‌های تکمیل منسوجات هنوز به طور کامل مورد بهره‌برداری قرار نگرفته‌اند.

2-12 ساختار بازار و ذی‌نفعان آن
باتوجه‌به اینکه برنامه‌های نساجی هوشمند تاکنون تأثیر تجاری محدودی در بازار داشته‌اند، با حجم نسبتاً کمی از محصولات تجاری که عمدتاً در بخش پوشاک با کارایی بالا راه‌اندازی شده‌اند، پیش‌بینی‌ها برای رشد بازار نساجی هوشمند به‌عنوان یک بازار نوظهور بسیار زیاد است. طبق گزارش شرکت توسعه سرمایه‌گذاری، بازار پارچه‌های هوشمند با قابلیت الکتریکی و فناوری‌های نساجی تعاملی در سال 2005 به ارزش 340 میلیون دلار بود. انتظار می‌رود تا سال 2008 ارزش آن به 1/642 میلیون دلار برسد که نشان‌دهنده نرخ رشد سالانه 3/28 درصدی است. درحالی‌که برخی پیش‌بینی‌ها در مورد ارزش کل بازار موافق نیستند، همه آنها اتفاق‌نظر دارند که بازار منسوجات هوشمند یکی از پویاترین و سریع‌ترین بخش‌ها درحال‌رشد است و پتانسیل عظیمی را برای شرکت‌هایی که مایل به توسعه و ارائه منسوج جدیدی با ویژه خاص و کاربردی هستند، ارائه می‌دهد. جای تعجب نیست که بسیاری از محصولات مصرفی نساجی هوشمند که تاکنون راه‌اندازی شده‌اند در بازار لباس‌های عملکردی مدرن معرفی شده‌اند، جایی که هزینه‌هایی جهت توسعه محصول، می‌تواند باقیمت‌های بالاتر به جهت ایجاد حس راحتی قابل‌توجه قرار گیرد. شرکت‌هایی که بر این بخش تسلط دارند، شرکت‌هایی هستند که در حال حاضر سهم قابل‌توجهی از بازار را به خود اختصاص داده‌اند و شامل نایک ، آدیداس  و اونیل  می‌شوند. محصولاتی که در این بخش راه‌اندازی شده‌اند، گرایش واضحی به سمت ویژگی‌های طراحی قوی همراه با عملکردهای ساده در عملکرد خود هستند که به پوشنده لباس در موقعیت استفاده خاص بسیار مرتبط است. نمونه بارز این محصول، کفش دویدن نایک پلاس است. همکاری با غول فناوری اطلاعات اپل، منجر به ایجاد یک رابط وب کاربرپسند ساده شده است که دوندگان را قادر می‌سازد تا با آپلود داده‌های ثبت شده توسط حسگر در کفش و انتقال آن به یک iPod nano استاندارد، خود و یکدیگر را تحریک کنند. این سیستم دارای کارکرد ساده است و دوندگان را قادر می‌سازد تا عملکرد خود را پیگیری کرده و اهداف جدیدی را برای دستیابی تعیین کنند.

تولیدکنندگان اصلی در بخش منسوجات هوشمند عبارت‌اند از:
آدیداس
نایک
اونیل
برتون
نورث فیس
روزنر

برخی از تولیدکنندگان قطعات الکترونیکی مورداستفاده در منسوجات عبارت‌اند از:
Philips
Infineon
Motorola
CSR

3-12 کاربردهای منسوجات هوشمند در صنایع مختلف
برخی از کاربردهای منسوجات هوشمند در صنایع مختلف عبارت‌اند از:
 منسوجات نظامی (یونیفرم‌هایی که می‌توانند تهدیدات شیمیایی را در میدان نبرد شناسایی کنند)
منسوجات کاربردی در هواپیماها (منسوجاتی که در ساخت فلاپ‌هایی که در بال‌های هواپیما یافت می‌شوند)
کاربرد در زمینه زیست‌پزشکی (ساخت بخیه‌های هوشمند و داربست‌های مهندسی بافت)
تحقیقات فضایی (لباس‌های فضایی ویژه طراحی شده برای فضانوردان)
لباس‌های راحتی (پارچه‌هایی که می‌توانند دمای بدن را حفظ کنند)
منسوجات ورزشی (پارچه‌هایی که می‌توانند حتی در شرایط بدنی کشیده شده و به ورزشکاران احساس راحتی دهند)
لباس‌های مد (مانند پارچه‌هایی که می‌توانند باتوجه‌به دمای محیط تغییر رنگ دهند)
منسوجات هوشمند علاوه بر موارد ذکر شده، کاربردهای بسیاری نیز زیادی دارند، اما قبل از اینکه در مورد آنها صحبت شود، ابتدا لازم است تا روی مکانیسم‌های اساسی که پارچه را هوشمند می‌کند، تمرکز شود. در دوره جدید، منسوجات هوشمند نیز به‌عنوان تکسترونیک  در نظر گرفته می‌شوند. واژه تکسترونیک به رویکردهای بین‌رشته‌ای در فرایندهای تولید و طراحی مواد نساجی اشاره دارد که از سال 2000 آغاز شد. این یک ارتباط هم‌افزایی در صنعت نساجی، الکترونیک و علوم کامپیوتر با عناصری از دانش خودکار و اندازه‌شناسی است. کیفیت جدیدی در نتیجه استفاده از عناصر مؤلفه حاصل می‌شود که به لطف بازخورد متقابل تأثیر آنها را افزایش می‌دهد. این ویژگی را می‌توان با ادغام فیزیکی میکروالکترونیک با سازه‌های نساجی و پوشاک به دست آورد. وظیفه اصلی تکسترونیک تولید محصولات چندمنظوره و هوشمند با ساختار داخلی پیچیده است که دارای ویژگی‌های عملکردی یکنواخت است. محصولات تکسترونیک با ویژگی‌هایی مشخص می‌شوند که عبارت‌اند از:

انعطاف: به معنی تسهیل در اصلاح ساخت‌وساز در مرحله طراحی، تولید و بهره‌برداری. به‌عنوان‌مثال، ساخت‌وساز مدولار؛
هوشمندی منسوجات به امکان تغییر خودکار خواص تحت‌تأثیر عوامل خارجی و حتی تصمیم‌گیری که به معنای یادگیری یا ارتباط با محیط است؛
چندمنظوره بودن یا سهولت تحقق عملکردهای مختلف توسط یک محصول؛
می‌توان بیان کرد که تکسترونیک به معنای طراحی و تولید مواد نساجی هوشمند و تعاملی است که با ساختارهای متغیر یا مقاومت الکتریکی مشخص می‌شود که شامل عناصر ریزتراشه است و با ویژگی‌های خود تطبیقی، قابل‌ارزیابی است.

4-12 بازارهای جدید برای منسوجات
پیشرفت‌های مهندسی شیمی در سال‌های اخیر منجر به توسعه الیاف نساجی با خواصی مانند استحکام بالا، سبکی در وزن و هنگامی که الیاف می‌توانند شکل خود را بسته به دما یا سایر محرک‌های خارجی تغییر دهند، شده است. این ویژگی‌ها به‌تازگی در بخش‌های کاملاً جدید مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند، جایی که منسوجات به طور سنتی شامل مواد استاندارد نبوده‌اند. به طور گسترده پیش‌بینی می‌شود که کاربردها بسیار متنوع در مورد منسوجات هوشمند باشند و بخش‌هایی از محافظ EMI در خودروها، هواپیماها و موارد مشابه را پوشش دهند تا به‌عنوان قالب‌هایی برای اجزای معماری و برای تقویت عناصر ساختمانی بتنی استفاده شوند.

5- نتیجه‌گیری از موارد فوق
صنعت نساجی هوشمند با بسیاری از نوآوری‌های جدید در خط تولید هنوز در مرحله نوپای توسعه قرار دارد. این منسوجات در قرن 21، نشان‌دهنده ادغام واقعی صنایع نساجی و اطلاعاتی خواهند بود. منسوجات هوشمند یک زمینه‌ تحقیقاتی نوظهور بوده که برای یک محقق مشتاق از نظر فکری حائز اهمیت است. تولید منسوجات هوشمند، یک چالش است؛ زیرا تنها در مورد مواد هوشمند صحبت نمی‌شود، بلکه در مورداستفاده از موادی مانند منسوجات نیز صحبت می‌شود؛ بنابراین مواد هوشمند باید به‌صورت هوشمند مهندسی شوند تا به‌عنوان منسوجات استفاده شوند. به‌خصوص اگر قرار است از این مواد به‌عنوان پوشاک استفاده شود، عوامل زیادی مانند احساس، چگالی، ارزش زیبایی‌شناختی، پردازش (در حین ساخت و پس از استفاده) باید در نظر گرفته شود. در این حوزه فقط به ساخت قطعات الکترونیکی فانتزی علاقه‌مندی وجود ندارد، بلکه به ساخت منسوجاتی علاقه‌مندی وجود دارد که می‌توانند؛ مانند پوشاک معمولی مورداستفاده قرار گیرند، اگرچه ویژگی‌های سیستم‌های الکترونیکی را دارند. تحقیقات حاضر در منسوجات هوشمند در سرتاسر جهان بر حوزه‌های گسترده زیر تمرکز دارد:

برای سنسورها و یا محرک‌ها
مواد حساس به‌عکس
فیبرهای نوری
پلیمرهای رسانا
مواد حساس به حرارت
مواد حافظه شکل
پوشش یا غشای هوشمند
پلیمرهای واکنشگر شیمیایی
مواد پاسخ‌دهنده خواص مکانیکی
میکرو کپسول
میکرو و نانومواد

برای انتقال سیگنال، پردازش و کنترل
شبکه‌های عصبی و سیستم‌های کنترل
نظریه و سیستم‌های شناخت
فرایندها و محصولات یکپارچه
ساختارهای تطبیقی و پاسخگو
محاسبات پوشیدنی
پردازش زیستی
مهندسی بافت
انتشار مواد شیمیایی و یا دارو
یک هدف بسیار جالب در منسوجات هوشمند، رابطه ایده‌آل بین انسان و محیط اطرافش است. هرکسی در تمام موقعیت‌هایی روزمره لباس‌ها را در چندین لایه یکی روی دیگری می‌پوشند، به این معنی که می‌توان اجزای سیستم میکرو را نسبتاً ساده و راحت جا داد. اکنون هدف باید تمرکز بر ادغام ریزتراشه‌ها و سیستم‌های رایانه‌ای تاحدامکان نامرئی، در لباس باشد، بنابراین این محصولات، انسان را تاحدامکان بدون مزاحمت با محیط خود مرتبط کرده و او را به‌عنوان یک رسانه ارتباطی مجهز می‌کند. این مورد یک زمینه نوآوری و پتانسیل آینده با ابعاد جذاب است که امکانات جالبی را از نظر تجاری فراهم می‌کند؛ بنابراین، لباس به‌عنوان یک رسانه حامل در حال تبدیل‌شدن به یک محصول با فناوری پیشرفته بوده که ادغام فناوری‌های گوناگون، وضعیت آن را به طور قابل‌ملاحظه‌ای ارتقا می‌دهد.

6- مواد هوشمند
یک پلیمر یا ماده هوشمند را می‌توان به‌عنوان ماده‌ای توصیف کرد که ویژگی‌های خود را باتوجه‌به شرایط یا محرک‌های بیرونی تغییر می‌دهد. جدول 1 ویژگی‌های اساسی و تفاوت مواد سنتی با کارایی بالا و هوشمند را نشان می‌دهد.

ویژگی‌های اساسی و تفاوت مواد سنتی با کارایی بالا و هوشمند

ورودی منسوجات هوشمند می‌تواند دما، pH یا میدان مغناطیسی یا الکتریکی باشد. خروجی نیز می‌تواند تغییر در طول، ویسکوزیته، رنگ یا هدایت الکتریکی منسوجات باشد. در واقع ورودی همان محرک و خروجی مواد فعال یا همان پاسخ منسوج می‌باشد.

1-6 تعریف اولیه
منسوجات هوشمند به منسوجاتی گفته می‌شود که می‌توانند شرایط یا محرک‌های محیطی را از منابع مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی، شیمیایی، الکتریکی یا دیگر منابع حس کرده و به آن واکنش نشان دهند. آنها می‌توانند شرایط خارجی (محرک‌ها) را به روشی از پیش تعیین شده حس کنند و به آنها پاسخ دهند. برخی از محصولات نساجی که می‌توانند به روشی متفاوت از یک‌پارچه معمولی عمل کنند و عمدتاً قادر به انجام عملکرد خاصی هستند، مطمئناً منسوجات هوشمند به‌حساب می‌آیند.

2-6 اجزای منسوجات هوشمند
ممکن است سه جزء در منسوجات هوشمند (مواد) وجود داشته باشد که عبارت‌اند از:
حسگرها
عملگرها
واحدهای کنترل
حسگرها یک سیستم عصبی برای تشخیص سیگنال‌ها فراهم می‌کنند. برخی از مواد فقط به‌عنوان حسگر و برخی به‌عنوان حسگر و محرک عمل می‌کنند. عملگرها بر اساس سیگنال‌ها عمل کرده و با هماهنگی واحد کنترل کار می‌کنند تا خروجی مناسبی تولید کنند.

3-6 طبقه‌بندی منسوجات هوشمند
منسوجات هوشمند بسته به فعالیت عملکردی به سه دسته تقسیم می‌شوند که به شرح زیر است:
منسوجات هوشمند غیرفعال
منسوجات هوشمند فعال
منسوجات فوق‌هوشمند

الف) منسوجات هوشمند غیرفعال
اولین نسل از منسوجات هوشمند که می‌توانند ویژگی‌های اضافی را در حالت غیرفعال ارائه دهند و مربوط به تغییر در محیط نیستند، منسوجات هوشمند غیرفعال نامیده می‌شوند. پارچه‌های تعبیه شده با فیبر نوری و پارچه‌های رسانا، نمونه‌های خوبی از منسوجات هوشمند غیرفعال هستند. لباس‌های محافظ اشعه ماورای‌بنفش، نخ‌ها و منسوجات کامپوزیتی چندلایه، لباس‌های پلاسما، منسوجات با پوشش سرامیکی، الیاف رسانا، پارچه‌هایی با حسگرهای نوری، نمونه‌هایی از منسوجات هوشمند غیرفعال هستند.

ب) منسوجات هوشمند فعال
نسل دوم منسوجات هوشمند دارای هر دو محرک و حسگر بوده و عملکرد خود را با عوامل یا محیط‌های خاص تنظیم می‌کنند. این دسته از منسوجات، به نام منسوجات هوشمند فعال شناخته می‌شوند. این دسته از منسوجات حافظه شکل، مقاوم در برابر آب و نفوذ بخار (هیدروفیل یا غیرمتخلخل)، ذخیره حرارت، تنظیم حرارتی، جذب بخار، در حال تکامل حرارت و لباس‌های گرم شونده الکتریکی هستند. مواد تغییرفازدهنده و مواد حافظه شکل، رنگ‌های حساس به حرارت و غیره در منسوجات، منسوجات هوشمند فعال را تشکیل می‌دهند.

پ) منسوجات فوق‌هوشمند
منسوجات بسیار هوشمند نسل سوم منسوجات هوشمند هستند که می‌توانند حس کنند، واکنش نشان دهند و خود را با شرایط یا محرک‌های محیطی تطبیق دهند. این دسته از منسوجات، بالاترین سطح از منسوجات هوشمند هستند. اینها ممکن است به طور فعال با موقعیت‌های تهدیدکننده زندگی (میدان جنگ یا هنگام تصادفات) برخورد کنند یا سطوح بالایی از راحتی را حتی در هنگام تغییرات شدید محیطی حفظ کنند. منسوجات بسیار هوشمند اساساً از یک واحد تشکیل شده‌اند که مانند مغز کار می‌کند. منسوجات فوق‌هوشمند تلاشی برای تبدیل دستگاه‌های الکترونیکی به بخشی واقعی از زندگی روزمره ما با تعبیه سیستم‌های کامل در لباس و لوازم جانبی هستند. اگرچه کل پتانسیل به طور کامل محقق نشده است، اما پیشرفت‌های تاکنون در این حوزه را می‌توان تنها به‌عنوان پایه‌های اولیه  در توسعه منسوجات بسیار هوشمند دانست. این دسته از منسوجات شامل لباس‌های فضایی، ژاکت‌های موزیکال، ژاکت ورزشی، سوتین هوشمند، لباس‌های هوشمند، رایانه‌های پوشیدنی و غیره هستند.

4-6 روش‌های کلی برای بارگذاری و انتقال مواد هوشمند در منسوجات
منسوجات، برای اینکه هوشمندانه رفتار کنند باید یک حسگر، یک محرک (برای منسوجات هوشمند فعال) و یک واحد کنترل (برای منسوجات بسیار هوشمند) داشته باشند. این اجزا ممکن است فیبر نوری، مواد تغییرفازدهنده، مواد حافظه شکل، رنگ‌های ترمو کرومیک، اقلام الکترونیکی کوچک شده و غیره باشند. مواد فعال (هوشمند) را می‌توان قبل از چرخاندن به داخل دوپ چرخان یا تراشه‌های پلیمری اضافه کرد. فیبر لیوسل را می‌توان با مخلوطی از اجزای رسانای الکتریکی در طول تولید الیاف اصلاح کرد تا یک فیبر سلولزی رسانای الکتریکی تولید شود. حسگرها و فعال‌کننده‌ها همچنین می‌توانند در طول تشکیل پارچه در ساختار پارچه جاسازی شوند. در حین بافندگی بسیاری از تکمیل‌های فعال ایجاد شده‌اند که در حین تکمیل به پارچه منتقل می‌شوند. واحدهای کنترل الکترونیکی می‌توانند در حین تکمیل با یکدیگر هماهنگ شوند. تکنیک‌هایی مانند ریزپوشانی (میکروکپسوله کردن مواد فعال) معمولاً برای ادغام مواد هوشمند در منسوجات ترجیح داده می‌شوند. بااین‌حال، انتخاب مواد صحیح و روش صحیح جهت تکمیل منسوجات هوشمند، چالشی است که در ساخت الیاف و منسوجات هوشمند وجود دارد.

بررسی مفصل کاربردهای منسوجات هوشمند
تحقیقات فضایی
لازم به ذکر است که منسوجاتی که در یک دسته ذکر شده‌اند می‌توانند در دسته‌های دیگر نیز کاربرد پیدا کنند. به‌عنوان‌مثال، منسوجات تغییر رنگ‌دهنده، به‌عنوان لباس مد موردبحث قرار می‌گیرند. این منسوجات در ارتش اهمیت زیادی دارند، زیرا یونیفرم‌های ساخته شده از آنها می‌تواند به استتار برای محافظت از سرباز کمک کند.

2-5-6 نخ‌ها و منسوجات کامپوزیتی چندلایه
نخ‌ها و منسوجات کامپوزیتی چندلایه امکان دستیابی به‌راحتی را از نظر جذب عرق آزاد شده از سطح پوست انسان توسط یک‌لایه جاذب عرق داخلی فراهم می‌کنند. یک نخ کامپوزیتی سه‌لایه سرد و خشک که از یک نخ رشته‌ای پلی‌استر در سطح، یک نخ پلی‌استر منگنه در وسط و یک نخ فیلامنت پلی‌استر در هسته تشکیل شده است، توسط شرکت تویوبو ، ژاپن ساخته شده است. وجود الیاف ریز که در وسط قرار دارند منجر به تخلخل بیشتر منسوجات می‌شود که باعث افزایش عملکرد مویرگی شده و عرق جذب شده را به سطح نخ می‌رساند. نخ پلی‌استر درشت‌تر (فیلامنت) در داخل نخ دارای مقطع Y شکل به‌منظور افزایش ظرفیت جذب رطوبت است؛ بنابراین رطوبت به طور مؤثر از سطح پارچه در تماس با پوست به سطح بیرونی پارچه در معرض جو منتقل می‌شود. یکی دیگر از راه‌های دستیابی به‌راحتی بدن در برابر ترشح عرق، استفاده از تکمیل‌های کاربردی روی سطح پارچه است. عرق خارج شده از بدن انسان به طور معمول با جذب گرما از بدن تبخیر می‌شود. این کار، دمای بدن را ثابت نگه می‌دارد. پارچه‌هایی که با اسنوکول  (مواد خنک‌کننده) تکمیل شده‌اند، می‌توانند پدیده طبیعی تبخیر عرق را تقویت کنند. پوشش موجود در سطح منسوج، به‌خودی‌خود عرق را به طور یکنواخت جذب و دفع می‌کند و در نتیجه حس خنکی را به پوشنده می‌دهد. همچنین پوشش‌دهی سطح منسوجات، می‌تواند نور را منعکس کند و رطوبت را سریع‌تر از حد معمول از بدنه به پارچه و در نهایت به جو منتقل کند.

3-5-6 منسوجات آرایشی و بهداشتی
این نوع منسوجات دارای مواد شیمیایی مانند سیکلودکسترین هستند که مواد فعال در داخل آنها محصور شده است و منجر به رایحه داخلی و سایر اثرات ماساژ و تسکین در می‌شود. سیکلودکسترین‌ها در طی تجزیه آنزیمی نشاسته تشکیل می‌شوند. این مواد پلی‌ساکاریدهای ماکرو حلقوی هستند که از واحدهای گلوکز به‌صورت کووالانسی در اتم‌های کربن C1 و C4 به هم متصل شده‌اند. بسته به تعداد واحدهای گلوکز می‌توان سیکلودکسترین‌ها را تشخیص داد. در واقع این مولکول‌ها چنبره شکل هستند. این مولکول‌ها عمدتاً در داروسازی، آرایشی و بهداشتی و مواد غذایمی مورداستفاده قرار گرفته‌اند. اما در حال حاضر تثبیت دائمی این مولکول‌ها بر روی منسوجات مطالعه شده و امکان‌پذیر شده است (یک مشتق سیکلودکسترین مناسب برای تثبیت بر روی الیاف پنبه در حال حاضر به‌صورت تجاری در دسترس است). حتی پس از تثبیت، مولکول‌های سیکلودکسترین می‌توانند با مولکول‌های آلی کمپلکس‌ تشکیل دهند. برای استفاده در تکمیل نساجی، بتا سیکلودکسترین اصلاح شده با یک گروه واکنشی (گروه مونوکلروتری ازینیل ) استفاده می‌شود. این گروه ب گروه‌های هیدروکسیل سلولز یا با گروه‌های آمینه پشم و ابریشم واکنش می‌دهد. اجزای آلی عرق در مورد منسوجات در تماس با پوست توسط سیکلودکسترین‌ها کمپلکس می شوند. در اثر این واکنش، تجزیه میکروبیولوژیکی این مواد متوقف و یا کند می‌شود؛ بنابراین از تشکیل بوی بدن جلوگیری می‌کند. این منسوجات می‌توانند به افرادی که به دلیل داشتن پوست بسیار حساس قادر به استفاده از دئودورانت نیستند، کمک کنند.
بااین‌حال افراد دیگر نیز می‌توانند از مزایای این نوع منسوجات استفاده کنند. اجزای پیچیده عرق را می‌توان در طول یک فرایند شستشوی معمولی از بین برد. کمپلکس شدن اجزای عرق توسط سیکلودکسترین‌های تثبیت شده را می‌توان به‌راحتی پس از استخراج این منسوجات با حلال‌های آلی و تجزیه‌وتحلیل محلول‌های حاصل با استفاده از کروماتوگرافی گازی نشان داد. در حین استفاده، این دسته از منسوجات آرایشی قادر به آزادسازی عطر هستند. از جنبه تجاری، چنین محصولاتی در حال حاضر در بازار آلمان عرضه شده‌اند و بسیاری از بازارهای جدید در حال بررسی هستند. یکی دیگر از نوآوری‌های مرتبط، رایحه‌درمانی است. این عمل استفاده و استنشاق اسانس گیاهان به‌عنوان یک تقویت‌کننده فیزیکی و عاطفی برای بدن است. افراد به دلیل وجود برخی عطرها، عمیق‌تر استنشاق می‌کنند و اکسیژن اضافی را وارد بدن می‌کنند که این مورد باعث سلامتی آنها می‌شود. مشخص شده است که عطرهای منتخب، به طور خاص فیزیولوژی بدن از جمله تنفس، ضربان قلب، فشارخون و فعالیت مغز را تغییر می‌دهند. میکرو کپسول‌های حاوی اسانس‌های معطر درمانی خاص روی ژاکت‌ها، کراوات‌ها، تیشرت‌ها و تعدادی از محصولات دیگر تکمیل شده‌اند. میکرو کپسول‌های تولید شده بسیار کوچک و با قطر 5 تا 10 میکرومتر هستند و یک جفت جوراب حاوی تقریباً 200 میلیون کپسول معطر است.
عملکرد این دسته از مواد بدین صورت است که نیروهای فیزیکی معمولی در حین سایش مواد، دیواره میکرو کپسول را پاره می‌کنند و عطر موردنظر را آزاد می‌کنند. رایحه درون میکرو کپسول‌ها که در حفره‌های ریز مواد اکریلیک متخلخل روی پارچه قرار گرفته‌اند، حتی پس از شستن سخت منسوجات تا ده دقیقه باقی می‌ماند. فرمولاسیون میکرو کپسوله‌شدن از عطرهای مختلف مانند مشک، آناناس، گل رز، اسطوخودوس، یاس، لیمو، نعناع فلفلی و غیره با موفقیت روی پارچه‌ها با کمک انواع تکمیل‌ها و موادی مانند میکرو کپسول‌ها و سیکلودکسترین‌ها اعمال می‌شود.

4-5-6 سوتین هوشمند
سوتین هوشمندی که می‌تواند خواص خود را در پاسخ به حرکت سینه تغییر دهد، در دانشگاه ولون  استرالیا ساخته شده است. این سوتین در زمانی که زنان فعال هستند، حمایت بهتری را ارائه می دهد. سوتین هوشمند می‌تواند بندهای آن را سفت و شل کند، یا فنجان‌های آن را سفت و شل کند تا حرکت سینه را محدود کند و از درد و افتادگی سینه جلوگیری کند. پارچه‌های روکش پلیمری رسانا در ساخت سوتین هوشمند استفاده می‌شوند. در این نمونه، فشار وارد بر پارچه توسط پلیمر رسانایی که روی پارچه اصلی پوشانده شده است قابل‌تشخیص است. پارچه‌ها می‌توانند در پاسخ به اطلاعاتی در مورد میزان فشاری که دارند، خاصیت ارتجاعی خود را تغییر دهند. سوتین هوشمند قادر است فوراً بندهای خود را سفت و شل کند یا در صورت تشخیص حرکات اضافی، فنجان‌ها را سفت کند.

5-5-6 محافظت در برابر باکتری‌ها
AgION به‌عنوان یک فناوری ضدمیکروبی طبیعی مشتق شده از یک ترکیب مبتنی بر نقره برای لباس، حوله و غیره برای اعضای شرکت ناسا در یک مأموریت زیر دریایی استفاده شد. این نوع تکمیل باعث محافظت در برابر رشد باکتری‌های مخرب و ایجاد بو می‌شود. نقره یکی از قدیمی‌ترین عوامل ضدمیکروبی شناخته شده است و در برابر بیش از 650 سویه از باکتری‌ها، مخمرها، قارچ‌ها و کپک‌های مخرب و ایجادکننده بو مؤثر است. ماده ضدمیکروبی AgION را می‌توان در طول فرایند اکستروژن الیاف یا با فرایند تکمیل روی پارچه استفاده کرد. در واقع این مواد ترکیبی از یون‌‌های نقره است. ماده فعال متصل به مواد سرامیکی در این مواد کاملاً بی‌اثر است. از طرفی، رطوبت محیط در هوا باعث ترشح کم می‌شود که سطح ضدمیکروبی را حفظ می‌کند. هنگام مواجهه با رطوبت بیشتر، یون نقره بیشتری آزاد می‌شود (که می‌تواند دلیلی برای رشد بیشتر باکتری باشد).

6-5-6 حفاظت در برابر حرارت
الف) لباس محافظ اشعه ماورای‌بنفش
نور فرابنفش معمولاً به‌عنوان تابش الکترومغناطیسی با طول‌موج بین 4 تا 400 نانومتر تعریف می‌شود. کسری از اشعه ماورای‌بنفش خورشید می‌تواند به سطح زمین برسد و خطرناک است. لباس‌های هوشمندی وجود دارند که توانایی جذب یا انعکاس اشعه‌های مضر UV را از نظر حفظ حرارت غیرفعال، دارند. در واقع این خاصیت به دلیل وجود منافذ متعدد در محصولات نساجی است که به‌وسیله ساختارهای حجیم و میکرو الیاف ایجاد می‌شود. حفظ گرما نیز با استفاده از مواد شیمیایی جاذب UV امکان‌پذیر است. روی پارچه که از جاذب‌های UV تشکیل شده است، می‌توان یک روکش تخصصی اعمال کرد.

ب) منسوجات با روکش سرامیکی
ناسا (سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا) استفاده از سیستم پوششی با کارایی بالا را برای محافظت از مواد در برابر تشعشعات خورشیدی و شرایط بسیار سرد گزارش کرده است. سرامیک سیال را می‌توان به‌عنوان پوشش سرامیکی برای ساخت‌وساز ترمو سرامیک و حفاظت حرارتی به طور هم‌زمان اعمال کرد. پایه برای سرامیک‌های سیال از پراکندگی یک رزین اکریلیک مخصوص در کاشی به شکل اجسام میکرو سیلیکونی سرامیکی وکیوم شده (حباب‌های سرامیکی) تشکیل می‌شود که انرژی آن به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. ترکیب موجود در مواد پوشش‌دهی شده (فرمولاسیون مواد پرکننده چسب‌ها، رنگ‌دانه‌ها و حالت حباب سرامیکی انحصاری) را می‌توان در ارتباط با خلأ جزئی حباب به‌گونه‌ای تنظیم کرد که مزایا و ویژگی‌ها تولید شود. در واقع سیستم نساجی به‌دست‌آمده انعکاس نور خورشید عالی را نشان می‌دهد و در نتیجه به تنظیم گرما کمک می‌کند.

پ) منسوجات تنظیم حرارتی
هدف اصلی ذخیره‌سازی گرما در منسوجات با تنظیم حرارتی، حفظ کاربر در حالت آسایش حرارتی فیزیولوژیکی تحت گسترده‌ترین طیف ممکن از بار کاری و شرایط محیطی است. منسوجات ذخیره‌سازی گرما و منسوجات تنظیم‌کننده حرارتی، منسوجات جدیدی هستند که می‌توانند گرما را با تغییر فاز در مواد ذوب کم، باتوجه‌به تغییرات دمای محیط یا مکانیسم دیگری جذب، توزیع و آزاد کنند. این منسوجات اساساً مواد به‌اصطلاح تغییر فاز (PCM) را در ساختار خود ادغام می‌کنند. مواد تغییر فاز به موادی گفته می‌شود که می‌توانند با تغییر فاز یا حالت خود، مقدار زیادی انرژی را به شکل گرمای نهان در یک محدوده دمایی تعریف شده (محدوده تغییر فاز) جذب، ذخیره و آزاد کنند. اینها اساساً مواد ذخیره گرمای نهان هستند. یخ یک نمونه رایج از مواد تغییرفازدهنده است. مواد تغییرفازدهنده تحت مجموعه خاصی از شرایط دمایی تحت تغییرات فاز جامد - مایع برگشت‌پذیر قرار می‌گیرند. بنابراین، مواد تغییرفازدهنده می‌توانند به‌عنوان بافرهای حرارتی هنگامی که در منسوجات ترکیب می‌شوند، عمل کنند. آنها با جذب یا آزادکردن گرما به شکل نهفته، دمای بدن را ثابت نگه می‌دارند. ازآنجایی‌که دمای ایده‌آل بدن 4/33 درجه سانتیگراد است، ماده تغییر فاز باید به‌گونه‌ای باشد که در این دما یا نسبتاً نزدیک به آن دچار انتقال فاز شود. PCM هایی که برای اهداف نساجی استفاده می‌شوند. نمک‌های معدنی هیدراته، محلول الکل - آب پلی هیدریک، پلی‌اتیلن گلایکول ، پلی تتراماتیلن گلیکول ، پلی‌استر آلیفاتیک ، هیدروکربن‌های زنجیره خطی، الکل هیدروکربن و اسید هیدروکربنی هستند.
مواد تغییرفازدهنده، می‌توانند روی پارچه پوشانده داده شوند و یا به‌صورت میکرو کپسول در الیاف ادغام شوند. در یک فرایند تولید معمولی، ماده تغییر فاز (PCM) به‌صورت میکرو کپسوله به ماتریس الیاف نساجی وارد می‌شود. فرایند میکروکپسوله کردن  فرایندی است که طی آن قطرات بسیار ریز یا ذرات ماده مایع یا جامد با یک فیلم پیوسته از یک ماده پلیمری احاطه یا پوشانده می‌شوند. میکرو کپسول‌ها دارای دیواره‌هایی با ضخامت کمتر از 1 میکرومتر بوده و معمولاً 40-20 میکرومتر قطر دارند و حاوی 85-80% مواد تغییرفازدهنده هستند. اندازه کپسول کوچک سطح نسبتاً بزرگی را برای انتقال حرارت فراهم می‌کند؛ بنابراین، سرعت واکنش PCM به تغییر دمای خارجی بسیار سریع است.
یک نمونه آن این است که شرکت ناسا مواد تغییر فاز را در دستکش قرارداد تا دست‌های خلبان را در طول عملیات فضایی، گرم نگه دارد. در واقع این شرکت، این منسوجات را باهدف بهبود حفاظت از ابزار و فضانوردان در برابر نوسانات شدید دما در فضا بر اساس فناوری جذب گرما و تنظیم دما توسعه داد. ویگو  و همکاران یک‌پارچه پلی‌استر - پنبه را با پلی‌اتیلن گلیکول به‌عنوان ماده تغییرفازدهنده و دی متیل دی هیدروکسی اتیلن اوره (DMDHEU) تکمیل کردند تا یک‌پارچه فعال حرارتی با 30 تا 50 درصد افزودنی تولید کنند. چالش اصلی در توسعه ساختارهای نساجی حاوی مواد تغییرفازدهنده، حائز اهمیت است. محصور کردن PCMها در یک پوسته پلیمری یک انتخاب واضح است؛ اما وزن مرده را به ماده فعال اضافه می‌کند. کپسوله‌سازی کارآمد، نسبت مناسب مواد هسته به دیواره، بازده کپسولاسیون، پایداری در حین استفاده و ادغام کپسول ها بر روی ساختار پارچه برخی از پارامترهایی هستند که باید در اینجا در نظر گرفته شوند.

ت) مواد حافظه شکل
مواد حافظه شکل (SMM) موادی هستند که در دو یا چند حالت دمایی پایدار هستند. SMMها می‌توانند یک شکل دوم و دائمی را علاوه بر شکل واقعی و موقت خود، پس از اعمال یک محرک خارجی، به‌خاطر بسپارند. با افزایش دما، چنین ماده‌ای را می‌توان به شکل حفظ شده و دائمی به سطح منسوج منتقل کرد. اثر حافظه شکل مبتنی بر تبدیل فاز (تبدیل فاز جامد - جامد) است. پلیمرهای حافظه شکل موادی بوده که دارای بخش‌های سخت و بخش‌های نرم هستند. پلی‌اورتان، پلی‌استر اتر، کوپلیمر استایرن - بوتادین و غیره شامل این دسته از پلیمرها می‌شوند. این مورد به این دلیل است که مواد حافظه شکل برخی عملکردهای جدید مانند حساسیت، تحریک، میرایی و پاسخ‌های تطبیقی به محرک‌های خارجی مانند دما، نور، تنش و میدان را نشان می‌دهند که می‌تواند در روش‌های مختلف در سیستم‌های هوشمند یک ماده حافظه شکل دارای خواص متفاوت در زیر و بالاتر از دما مورداستفاده که در آن فعال می‌شوند، باشند. در زیر این دما، مواد به‌راحتی تغییر شکل می‌دهند. در دمای فعال‌سازی، ماده نیرویی برای بازگشت به شکل قبلی اعمال می‌کند و بسیار سفت‌تر می‌شود.
دو خاصیت منحصربه‌فرد شبه الاستیسیته و اثر حافظه شکلی که توسط این مواد وجود دارد، از طریق تغییر فاز حالت جامد، یعنی یک بازآرایی مولکولی که در ماده حافظه شکل رخ می‌دهد، ممکن می‌شود. تغییر فاز حالت جامد از این نظر مشابه است که یک بازآرایی مولکولی در حال رخ‌دادن است، اما مولکول‌ها کاملاً بسته می‌شوند تا ماده جامد باقی بماند. در بیشتر مواد حافظه شکل، برای شروع این تغییر فاز، تغییر دما تنها حدود 10 درجه سانتیگراد ضروری است. دوفاز که در مواد حافظه شکل رخ می‌دهد، شامل مارتنزیت  و آستنیت  هستند. فاز مارتنزیت نسبتاً نرم است درحالی‌که فاز آستنیت سخت و صلب است. هنگامی که این مواد حافظه شکل در لباس‌ها فعال می‌شوند، شکاف هوا بین لایه‌های مجاور لباس افزایش می‌یابد تا عایق بهتری ایجاد شود؛ بنابراین، ادغام مواد حافظه‌دار در لباس‌ها تطبیق‌پذیری بیشتری را در محافظت لباس در برابر گرما یا سرمای شدید ایجاد می‌کند. مواد حافظه شکل در حال حاضر در لباس‌ها کاربرد پیدا کرده‌اند. آژانس پوشاک و منسوجات دفاعی بریتانیا در حال طراحی لباس‌هایی با این مواد برای محافظت از پوشندگان در برابر گرما یا سرما است. محافظت در برابر سرما در لباس‌های روزانه، معمولاً با لمینت لایه‌ای از مواد عایق حاصل می‌شود. عایق متغیر تطبیق‌پذیری بیشتری خواهد داشت و این می‌تواند با استفاده از یک فیلم ترکیبی از پلیمرهای حافظه شکل به‌عنوان لایه‌های داخلی به دست آید. استفاده از آلیاژهای حافظه‌دار در سیستم‌های پارچه چندلایه که در محدوده دمایی خاصی تغییر شکل می‌دهند، می‌توانند برای تغییر چگالی بین لایه‌های جداگانه استفاده شوند. هنگامی که دما افزایش می‌یابد یک‌لایه اضافی از هوای عایق تشکیل می‌شود تا محافظت در برابر گرما را افزایش دهد. برخی از مزایای اصلی مواد حافظه شکل عبارت‌اند از:
زیست‌سازگاری
زمینه‌های کاربردی متنوع
خواص مکانیکی خوب (استحکام بالا و مقاوم در برابر خوردگی)


 

♦ منابع مرتبط :

www.technicaltextile.net►

♦ لینک اشتراک گذاری :

B2n.ir/nassajyar1017►

♦ مطالب پیشنهادی :

-عملکرد منسوجات هوشمند در صنعت مد
- منسوجات کاربردی در صنعت نساجی
- منسوجات هوشمند طراحی شده شرکت Cionic و Fuseproject
- پلاسمای بخار آب و کاربرد آن در لوازم الکترونیکی پوشیدنی-منسوجات هوشمند
-انواع و نمونه‌های منسوجات هوشمند کاربردی

.

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.