ثورة في عالم الموضة.. منسوجات إلكترونية قابلة للتحلل البيولوجي

حقق فريق بحثي برئاسة جامعة ساوثهامبتون، إلى جانب جامعة غرب إنجلترا في بريستول، والعديد من المؤسسات المرموقة الأخرى، خطوات كبيرة في إنشاء إلكترونيات قابلة للارتداء ومستدامة وقابلة للتحلل البيولوجي.

وتقدم دراستهم الأخيرة، المنشورة في مجلة Energy and Environmental Materials ، خطًا مبتكرًا من المنسوجات الإلكترونية الصديقة للبيئة (المنسوجات الإلكترونية) التي يطلق عليها “المنسوجات الإلكترونية الذكية والقابلة للارتداء والصديقة للبيئة”، أو “SWEET”.

تدمج المنسوجات الإلكترونية المكونات الكهربائية – مثل أجهزة الاستشعار والبطاريات والأضواء – في الأقمشة التقليدية، مما يفتح الباب أمام التطبيقات في مختلف المجالات، بما في ذلك الأزياء والملابس الرياضية والمراقبة الطبية.

ومع ذلك، مع تزايد القلق بشأن نفايات المنسوجات، أصبح التحدي يتمثل في تطوير المنسوجات الإلكترونية التي تكون متينة ومريحة وصديقة للبيئة بمجرد وصولها إلى نهاية دورة حياتها.

ثورة في الموضة

ويؤكد البروفيسور نظمول كريم، من كلية وينشستر للفنون بجامعة ساوثهامبتون، على تعقيدات إعادة تدوير المنسوجات التقليدية المدمجة مع العناصر الإلكترونية.

تحتوي العديد من هذه الأقمشة على معادن مثل الفضة التي تقاوم التحلل البيولوجي، ومع ذلك، يسعى فريق البحث من خلال نهجه المستدام إلى حل هذه المشكلة، وتمكين الأقمشة من التحلل بشكل طبيعي عند التخلص منها.

يتميز تصميم SWEET بثلاث طبقات مميزة: طبقة الاستشعار، وطبقة واجهة للمستشعرات، والنسيج الأساسي.

تتكون الطبقة الأساسية من مادة Tencel، وهي نسيج قابل للتحلل البيولوجي مشتق من مصادر خشبية متجددة.

تستخدم المكونات الإلكترونية النشطة الجرافين الممزوج بـ PEDOT: PSS، وهو بوليمر موصل يتم طباعته بدقة باستخدام تقنية نفث الحبر على القماش. تعمل هذه الطريقة على تعزيز وظائف القماش وتضمن بقائه صديقًا للبيئة.

وللتحقق من صحة معلوماتهم، أجرى الفريق اختبارات على خمسة متطوعين يرتدون قفازات مزودة بعينات من القماش متصلة بأجهزة مراقبة.

وأظهرت النتائج قدرة المنسوجات الإلكترونية على تتبع العلامات الحيوية، بما في ذلك معدل ضربات القلب ودرجة حرارة الجسم، بما يتوافق مع معايير الصناعة.

وأكدت الدكتورة شايلا أفروج، الأستاذة المساعدة للمواد المستدامة في جامعة إكستر والمؤلفة المشاركة في الدراسة، على هذا الإنجاز قائلة: “إن تحقيق مراقبة موثوقة ومتوافقة مع معايير الصناعة باستخدام مواد صديقة للبيئة يمثل إنجازًا مهمًا.

وهذا يوضح أن الاستدامة يمكن أن تتعايش مع الوظائف، وخاصة في المجالات الحيوية مثل الرعاية الصحية”.

وتضمنت الاختبارات الإضافية دفن المنسوجات الإلكترونية في التربة لتقييم قابليتها للتحلل البيولوجي.

المنسوجات الإلكترونية القابلة للتحلل البيولوجي

ومن المثير للدهشة أنه بعد أربعة أشهر فقط، فقدت المادة 48% من وزنها و98% من قوتها، مما يشير إلى عملية تحلل سريعة وفعالة.

وكشف تقييم دورة الحياة أن أقطاب الجرافين المستخدمة في الدراسة كان لها تأثير بيئي أقل بما يصل إلى 40 مرة من المكونات الإلكترونية التقليدية.

وتحدثت مارزيا دولال، باحثة الدكتوراه في جامعة غرب إنجلترا في بريستول والمؤلفة الأولى للدراسة، عن آثار النتائج على المستقبل.

وأضافت: “يظهر تحليل دورة حياتنا أن المنسوجات الإلكترونية القائمة على الجرافين لها جزء بسيط من البصمة البيئية مقارنة بالإلكترونيات التقليدية، مما يجعلها خيارًا مسؤولًا بيئيًا للصناعات التي تسعى جاهدة لتقليل تأثيرها البيئي”.

طريقة الطباعة بالحبر النفاث المستخدمة في إنشاء هذه المنسوجات الإلكترونية تمثل أيضًا خطوة إلى الأمام في التصنيع المستدام .

تسمح هذه التقنية بترسيب دقيق للمواد الوظيفية على الأقمشة، مما يؤدي إلى الحد من النفايات وتقليل استهلاك المياه والطاقة مقارنة بطباعة الشاشة التقليدية.

وفي إطار تطلعه إلى المستقبل، قال البروفيسور كريم: “في ظل معضلة التلوث المتزايد الناجم عن مكبات النفايات، فإن بحثنا يعالج فجوة أساسية في دراسة التحلل البيولوجي للمنسوجات الإلكترونية، ومع تزايد أهمية هذه المواد في حياتنا، وخاصة في مجال الرعاية الصحية، فمن الأهمية بمكان أن نأخذ في الاعتبار تأثيرها البيئي طوال دورة حياتها بالكامل”.

يسعى فريق البحث إلى تطوير ملابس يمكن ارتداؤها باستخدام تقنية SWEET، لتطبيقها في قطاع الرعاية الصحية، وخاصة للكشف المبكر والوقاية من أمراض القلب التي تؤثر على حوالي 640 مليون شخص على مستوى العالم.

قد يؤدي هذا العمل الرائد إلى إعادة تعريف مستقبل التكنولوجيا القابلة للارتداء وبصمتها البيئية.