แปลและเรียบเรียง โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

นักวิจัยจาก UBC Okanagan ประเทศแคนาดาพัฒนาเซ็นเซอร์เส้นใยที่มีราคาถูก มีความไวสูง ยืดได้ และสามารถถักเข้าไปในสิ่งทอและวัสดุคอมโพสิต นำไปสู่เสื้อผ้าฉลาดสำหรับใช้ตรวจวัดการเคลื่อนไหวของร่างกาย

 

ภาพจาก https://news.wsu.edu/2019/05/09/researchers-develop-viable-environmentally-friendly-alternative-styrofoam/

เครดิตภาพ: UBCO Okanagan

ลืมนาฬิกาฉลาดไปได้เลย เพราะต่อไปเราจะมีเสื้อผ้าฉลาดสำหรับเฝ้าติดตามการเคลื่อนไหวของร่างกายมาแทน งานนี้ต้องขอบคุณ Professor Mina Hoorfar และทีมวิจัยจาก UBC Okanagan ที่พัฒนาเซ็นเซอร์เส้นใยที่มีราคาถูก มีความไวสูง ยืดหยุ่น และสามารถถักเป็นสิ่งทอและผ้าคอมโพสิตได้

เซ็นเซอร์เส้นใยนี้พัฒนาขึ้นจากเส้นใยสแปนเด็กซ์ (SpX) ที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนรูปร่างเป็นแผ่นของแกรฟีน (graphene nanoplatelets, GnP) ด้วยกระบวนการจุ่มเคลือบ จากนั้นห่อหุ้มเส้นใยด้วยปลอกยางซิลิโคนที่ยืดหยุ่นได้เพื่อปกป้องชั้นการนำ (conductive layer) จากสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง เพื่อให้เซ็นเซอร์นี้นำไปผลิตเป็นเสื้อผ้าสำหรับสวมใส่และซักได้นั่นเอง

เมื่อนำเซ็นเซอร์เส้นใยนี้ไปทอเป็นเสื้อผ้า มันสามารถรับรู้การเคลื่อนไหวของร่างกายได้จากการยืดตัวของเส้นใย กล่าวคือเป็นการตอบสนองแบบไฟฟ้าเชิงกล (electromechanical response) เมื่อเส้นใยเกิดความเครียด (มีขนาดที่เปลี่ยนไปเมื่อเทียบกับขนาดเดิม) เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า เพียโซ-รีซิสทิวิตี (piezo-resistivity) เซ็นเซอร์เส้นใยนี้มีสมบัติที่ดีในการตรวจจับการเคลื่อนไหวของมนุษย์ และสามารถนำมาใช้ตรวจติดตามอัตราการเต้นของหัวใจ หรือการควบคุมอุณหภูมิได้

การนำเซ็นเซอร์เส้นใยมาผลิตเป็นผ้าฉลาดโดยสามารถบอกผู้สวมใส่ว่าเมื่อใดควรดื่มน้ำ หรือเมื่อใดควรพักนั้น อาจทำให้อุตสาหกรรมการกีฬาเกิดการเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ยังสามารถประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ในด้านอื่นๆ อีก เช่น เฝ้าติดตามการเปลี่ยนรูปของผ้าคอมโพสิตเสริมแรงด้วยเส้นใย ซึ่งปัจจุบันนิยมใช้ในอุตสาหกรรมขั้นสูงอย่างอุตสาหกรรมรถยนต์ อากาศยาน และเรือเดินสมุทร

การทดสอบบ่งชี้ว่าในก้าวต่อไปการพัฒนาให้เซ็นเซอร์มีความถูกต้องอาจทำโดยปรับปรุงวัสดุผสมที่ใช้ทำเซ็นเซอร์ ค่าการนำไฟฟ้า และความไว ซึ่งจะทำให้เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับข้อบกพร่องอย่างรอยย่นในเส้นใยที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตโครงสร้างของแอดวานซ์คอมโพสิต (วัสดุเชิงประกอบที่มีความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงมาก) สำหรับใช้ในตัวถังรถยนต์และเครื่องบิน

การผสมผสานเชื่อมโยงองค์ความรู้ด้านเทคโนโลยีเซ็นเซอร์เพียโซ-รีซิสทิฟ (piezo-resistive sensors) ที่ทำจากวัสดุที่ยืดหยุ่นได้รวมเข้ากับสิ่งทอเสริมแรงจะกลายเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างแท้จริงในยุคของการผลิตอัจฉริยะและทิศทางของอุตสาหกรรมที่ใช้ระบบอัตโนมัติ

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่

  • https://phys.org/news/2019-05-washable-sensor-woven-materials.html
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201804991
  • https://marketbusinessnews.com/researchers-develop-low-cost-sensitive-and-stretchable-microscopic-yarn-sensor/202742/
  • Hossein Montazerian et al, Graphene‐Coated Spandex Sensors Embedded into Silicone Sheath for Composites Health Monitoring and Wearable Applications, Small (2019). DOI: 10.1002/smll.201804991

 

Scroll Up