นักวิจัยพัฒนาวิธีการผลิตเส้นใยอัจฉริยะสำหรับอุตสาหกรรมสิ่งทอที่มีราคาถูกกว่าเดิม

ทีมนักวิจัยนานาชาตินำโดยมหาวิทยาลัย Cambridge ได้พัฒนา Smart Textiles (สิ่งทออัจฉริยะ) ที่มีทั้ง LED เซนเซอร์ การเก็บเกี่ยวพลังงาน และการจัดเก็บซึ่งสามารถผลิตได้ด้วยตันทุนที่ไม่แพง สามารถผลิตในรูปทรงหรือชนาดใดก็ได้โดยใช้เครื่องจักรแบบเดียวกับที่ใช้ในการผลิตเสื้อผ้าทุกวันนี้

ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงหน้าจอแสดงผลที่สร้างจากสิ่งทอซึ่งสามารถทำให้มีขนาดใหญ่ได้ แต่กรรมวิธีการผลิตก่อนหน้านั้นเป็นวิธี Manual แบบพิเศษด้วยอุปกรณ์จากห้องทดลอง นอกจากนี้สิ่งทออัจฉริยะบางส่วนยังต้องผลิตโดยอุปกรณ์ Microelectronic แบบพิเศษซึ่งมีราคาสูงและทำให้เกิดความสูญเปล่าจำนวนมหาศาลขึ้น

ทีมวิจัยนี้ได้ค้นพบวิธีการผลิตหน้าจอแสดงผลที่ยืดหยุ่นได้และสิ่งทออัจฉริยะที่สามารถมีราคาถูกลงได้อย่างมาก มีความยั่งยืนสูงกว่า ด้วยการทออิเล็กทรอนิกส์ (Weaving Electronic), Optoelectronic, Sensing และชิ้นส่วน Energy Fibre บนพื้นที่อุตสาหกรรมเดียวกับการผลิตเสื้่อผ้าสิ่งทอทั่วไป ผลลัพธ์ที่ได้นั้นทำให้เห็นว่าสิ่งทออัจฉริยะสามารถเป็นทางเลือกให้กับอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ได้ไม่ว่าจะเป็นยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ แฟชัน และการก่อสร้าง

การผลิตสิ่งทออัจฉริยะในปัจจุบันนั้นต้องยอมรับว่ามีข้อจำกัดอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นการผลิตในพื้นที่พิเศษหรือต้องมีการลงทุนมูลค่านับพันล้าน สภาพแวดล้อมการผลิตแทบไม่แตกต่างจากการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ทั้งยังมีข้อจำกัดที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 30 ซ.ม. อีกด้วย ในขณะที่คุณสมบัติสำคัญของสิ่งทออัจฉริยะต้องทนทานต่อการพับ การยืด หรือต้องมีคุณสมบัติพื้นฐานเหมือนสิ่งทอทั่วไปนั่นเอง

ในปีที่ผ่านมามีการแสดงผลงานการวิจัยสิ่งทออัจฉริยะที่เคลือบวัสดุทำให้สามารถทนทานต่อการดึงหรือการยืดได้ ทั้งยังสามารถใช้กระบวนการทอแบบทั่วไปในการผลิตได้อีกด้วย ผลลัพธ์ที่ได้ คือ สิ่งทอที่เป็นหน้าจอแสดงผลขนาด 46 นิ้ว

นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งทออัจฉริยะสามารถผลิตได้โดยใช้กระบวนการอัตโนมัติ ไม่มีข้อจำกัดด้านขนาดหรือรูปทรง สามารถใช้วัสดุได้หลากหลายไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์เส้นใย (Fibre Device) รวมถึงอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน ไดโอดปลดปล่อยแสง และตัวต้านทานที่ถูกผลิตขึ้นมา ซึ่งสามารถผสมผสานกับเส้นใยทั่วไปได้ไม่ว่าจะเป็นเส้นใยสังเคราะห์หรือเส้นใยตามธรรมชาติ อุปกรณ์เส้นใยนั้นจะถูกเชื่อมต่อเข้าหากันด้วยการเชื่อมจากระบบอัตโนมัติด้วยกาวที่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำไฟฟ้า

กระบวนการทั้งหมดถูกเพิ่มประสิทธิภาพให้ลดความเสียหายที่จะเกิดกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งทำให้สิ่งทออัฉริยะมีความทนทานต่อการยืดที่จะต้องเจอในเครื่องจักรทอผ้า เทคนิค Encapsulation ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อให้ฟังก์ชันของอุปกรณ์เส้นใยและแรงเชิงกลรวมถึงพลังงานความร้อนสามารถใช้ไดอย่างเป็นระบบ เพื่อให้เกิดการทอผ้าอัตโนมัติและการเชื่อมต่อกันด้วยเลเซอร์ได้

เทคโนโลยีใหม่นี้มีความเป็นไปได้ที่จะผลิตให้มีขนาดใหญ่ เป็นหน้าจอแสดงผลที่ยืดหยุ่นได้ และสามารถผลิตได้ภายใต้สภาพแวดล้อมของอุตสาหกรรมมากกว่าที่จะเป็นพื้นที่พิเศษสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะ ทำให้มีต้นทุนในการผลิตที่ถูกกว่า

ที่มา:
cam.ac.uk