به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از لایو ساینس، در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر به وقوع پیوسته است، با این حال چالش‌های بزرگی در تولید دستگاه‌هایی که هم از سختی و مقاومت کافی برخوردار باشند و هم قابلیت تغییر شکل و انعطاف‌پذیری را داشته باشند، همچنان وجود دارد. این محدودیت‌ها موجب شده است که بسیاری از گجت‌های هوشمند یا به صورت سخت و غیرقابل تغییر باقی بمانند، یا به شکل نرم و قابل پوشیدن ساخته شوند که در آن‌ها پیچیدگی‌های فنی و دقت عملکرد کاهش پیدا کند.
محققان دانشگاه KAIST با الهام از خواص منحصر به فرد فلز گالیوم، که در دمای اتاق جامد و در دمای کمی پایین‌تر از دمای بدن انسان ذوب می‌شود، موفق به ساخت جوهری شده‌اند که می‌تواند این دو حالت را به صورت کنترل‌شده تغییر دهد. این جوهر ترکیبی از ذرات ریز گالیوم و یک حلال پلیمری است که با افزایش دما به آرامی تجزیه می‌شود و موجب می‌شود فلز گالیوم ذوب شده و رسانایی و سفتی جوهر تغییر کند.
یکی از چالش‌های مهم در استفاده از گالیوم در الکترونیک چاپی، اکسید شدن سطح فلز است که مانع از اتصال مناسب ذرات و ایجاد مدارهای رسانا می‌شود. تیم تحقیقاتی با استفاده از حلال دی‌متیل سولفوکسید (DMSO) و کنترل دقیق اسیدیته محیط، موفق شدند این مشکل را حل کنند. در دماهای پایین، جوهر سخت و غیررسانا باقی می‌ماند، اما با گرم شدن، حلال تجزیه شده و لایه اکسید را از بین می‌برد تا ذرات گالیوم ذوب شده و به هم متصل شوند و مسیرهای الکتریکی تشکیل دهند، این جوهر قابلیت چاپ با دقت ۵۰ میکرومتر را دارد که کمتر از ضخامت موی انسان است و در آزمایش‌ها بیش از ۱۴۰۰ برابر نرم‌تر شدن را هنگام گرم شدن نشان داده است، این ویژگی‌ها امکان ساخت دستگاه‌هایی را فراهم می‌کند که می‌توانند در حالت خاموش یا در دمای اتاق سخت و مقاوم باشند و هنگام استفاده یا تماس با بدن نرم و انعطاف‌پذیر شوند.
محققان دو نمونه کاربردی از این فناوری را توسعه داده‌اند که نشان‌دهنده پتانسیل بالای آن است. نمونه اول یک دستگاه پوشیدنی سلامت است که در دمای اتاق سخت است تا از آسیب‌های فیزیکی محافظت شود، اما هنگام تماس با پوست نرم می‌شود تا راحتی و انطباق بیشتری با بدن کاربر داشته باشد. این ویژگی می‌تواند انقلابی در طراحی گجت‌های پوشیدنی و تجهیزات پزشکی ایجاد کند، نمونه دوم یک ایمپلنت مغزی انعطاف‌پذیر است که در زمان جراحی سخت و قابل کنترل باقی می‌ماند تا پزشک بتواند آن را در محل مورد نظر قرار دهد، اما پس از کاشت در مغز نرم می‌شود تا التهاب و تحریک بافت‌های حساس کاهش یابد و سازگاری بیشتری با بدن داشته باشد. این کاربرد می‌تواند تحولی در جراحی‌های مغزی و درمان بیماری‌های عصبی ایجاد کند.
این فناوری نوین می‌تواند در تولید انبوه دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر و هوشمند نقش کلیدی ایفا کند، با امکان چاپ این جوهر در فناوری‌های چاپ صفحه‌ای و پوشش غوطه‌وری، تولید دستگاه‌های پیچیده و سفارشی با هزینه کمتر و سرعت بالاتر ممکن می‌شود. علاوه بر گجت‌های پوشیدنی و تجهیزات پزشکی، این جوهر می‌تواند در رباتیک نرم، حسگرهای پوشیدنی، لباس‌های هوشمند و حتی دستگاه‌های الکترونیکی قابل تعویض شکل کاربرد داشته باشد. قابلیت تغییر شکل و سفتی دستگاه‌ها می‌تواند باعث افزایش دوام، راحتی و عملکرد بهتر آن‌ها شود.
جائه-وونگ جونگ، استاد مهندسی برق در KAIST و یکی از نویسندگان این تحقیق، می‌گوید: "این دستاورد امکان ساخت دستگاه‌هایی را فراهم می‌کند که می‌توانند با محیط و نیازهای کاربر سازگار شوند و عملکرد بهتری ارائه دهند." این فناوری می‌تواند انقلابی در حوزه‌های مختلف از پزشکی تا رباتیک ایجاد کند و مسیر جدیدی برای توسعه دستگاه‌های هوشمند باز کند، با توجه به پیشرفت‌های سریع در حوزه مواد هوشمند و الکترونیک چاپی، انتظار می‌رود که در آینده نزدیک شاهد ظهور محصولات متنوعی باشیم که از این جوهر تغییر
نظر شما