باطری شبیه سازی پوست انسان، پوست الکترونیک با قابلیت لمس

کلاب دانستنیها

پوست انسان حاوی سلول های عصبی بسیار حساس است که می تواند فشار، دما و دیگر احساسات را که در تعامل لمسی با محیط احساس می کنیم، تشخیص دهد. دانشمندان به منظور کمک به دستگاه های روباتیک و پروتزی به نحوی که قادر به کسب همین توانایی های مشابه دست انسان شوند، در تلاشند تا پوست های الکترونیکی را توسعه دهند.

در حال حاضر مجله (Iriterfaces & ACS Applied Materials) به نقل از محققان خبر از روش تازه ­ای داده است که می تواند پوست الکترونیکی فوق نازک و به شدت قابل انعطافی را ایجاد کند. این پوست الکترونیکی در زمینه طیف وسیعی از تعامل انسان و ماشین کاربرد دارد. از این پوست الکترونیک می توان در بسیاری برنامه های کاربردی، از جمله پروتز، دستگاه های مانیتور سلامت بدن قابل اتصال به بدن، روباتیک و نیز واقعیت مجازی استفاده کرد. با این حال مهم ترین چالش دراین زمینه انتقال مدارهای الکتریکی فوق العاده روی سطوح پیچیده (D3) است و سپس بهره گیری از انرژی الکتریکی که به قدر کافی قابل انعطاف و قابل کش آمدن باشد تا امکان حرکت را هم داشته باشد. بعضی دانشمندان برای این منظور تاتوهای الکترونیکی» قابل انعطافی تولید کردهاند اما این تولیدات معمولا کند و بسیار گران است. همچنین نیاز به روش های موسوم به «اتاق تمیزه دارد که معمولا در کارهای فوتو لیتوگرافی استفاده می شود.

اتاق تمیز

ساخت اتاق تمیز به طور معمول در تولید یا تحقیق علمی مورد استفاده قرار می گیرد، اتاق تمیز محيط کنترل شده ای است که سطح پایین آلاینده ها مانند گرد و غبار، میکرو هوایی، ذرات معلق و بخارات شیمیایی دارد. به طور دقیق، یک اتاق تمیز دارای سطح کنترل شده ای از آلودگی است که براساس محاسبه تعداد ذرات ، در هر متر مکعب با توجه به اندازه ذرات، مشخص می شود. به طور مثال هوای محیط خارج در فضای معمولی شهر دارای ۳۵میلیون ذره در هر متر مکعب و اندازه هرذره 5/0 میکرون است که از نظر قطر بزرگتر است. طبق استانداردهای ISO9 این میزان، پایین ترین سطح استانداردهای Cleanroomn محسوب می شود اتاق تمیز به جهت مصارف گوناگون مانند اتاق عمل بیمارستان ها، صنایع تولید لوح فشرده، استمپر ( CD – DVD ) و … مورد نیاز است. همچنین در بعضی صنایع از جمله لیتوگرافی نوری با طرح نگاری نوری ( Photolithography) کاربرد دارد. لیتوگرافی یا طرح نگاری نوری فرایندی است که بسیار شبیه به مهرسازی با نور فرابنفش است و در صنعت ساخت ادوات الکترونیک نقش مهمی بازی می کند. بسته به منابع مختلف انرژی، انواع مختلف طرح نگاری ایجاد شده است که از جمله می توان به فوتون فرابنفش، اشعه ایکس و الکترون اشاره کرد. علت اصلی استفاده از طول موجهای کوتاه، رسیدن به ظرافت بیشتر در ساخت ادوات الکترونیک است.

دو محقق ایرانی در تلاش برای توسعه e-skin

«ساینس دیلی» در این زمینه از دو محقق ایرانی نام برده است که در این پروژه در صدد توسعه روشی ساده و ارزان در این زمینه هستند. طبق همین گزارش، محمود توکلی، کارمل مجیدی و همکارانشان درجریان اجرای این پروژه پوست الکترونیک، تلاش دارند تا با توسعه روشی ساده، سریع و ارزان، مدارهای نازک با میکروالکترونیک یکپارچه ­ای را تولید کنند. این محققان در رویکرد جدید پژوهشی خود، الگوی مدار را با یک پرینتر لیزری معمولی روی یک ورق کاغذ خالکوبی برچسبی چاپ کردند. سپس آن را با خمیر نقره که تنها به جوهر تونر چاپ شده می چسبد، پوشش دادند. سپس روی خمیر نقره، آلیاژ فلزی گالیوم ایندیوم را نشاندند که رسانایی الکتریکی و انعطاف پذیری مدار را افزایش داد. در نهایت، آن ها الکترونیک خارجی، مانند میکروچیپ ها، را با یک چسب رسانا به آن اضافه کردند این چسب رسانا از ذرات مغناطیسی (که به صورت عمودی خطی شده­اند که در نوعی ژل الکلی به نام «پلی وینیل» جاسازی شده اند، ساخته شده است. محققان، تاتو یا خالکوبی الکترونیکی را مانند برچسب به اشیای مختلف چسباندند و چندین کاربرد از روش جدید را به نمایش گذاشتند. از جمله این کاربردها می توان به کنترل یک بازوی مصنوعی روباتیک، نظارت بر فعالیت ماهیچه اسکلتی و ترکیب حسگرهای مجاورتی با یک مدل سه بعدی از یک دست، اشاره کرد

ساخت پوست الکترونیک برای جهت یابی پروژه

پوست الکترونیک (e-skin) سال هاست که در مراکز تحقیقاتی گوناگون در اروپا و آمریکا با اهداف گوناگون در دست تحقیق و پژوهش است و تاکنون موفقیت های زیادی در این زمینه به دست آمده است در تحقیقی دیگر که آبان ماه امسال ۲۰۱۸ در مرکز پژوهشی «هلمهولتز زنتروم» واقع در درسدن آلمان انجام شد، محققان یک پوست الکترونیکی با قابلیت های حساسیت به مغناطیس ایجاد کردند که می تواند به انسان برای تشخیص و دیجیتالی کردن حرکت بدن در جهت میدان مغناطیسی زمین کمک کند. این پوست الکترونیکی بسیار نازک، نرم و قابل انعطاف است به طوری که می تواند به آسانی روی پوست انسان نصب شود و به عنوان یک آنالوگ بایونیک (سنجشگر وابسته به اعضای مصنوعی الکترونیک در بدن) در جهت گیری به کار گرفته شود. این ابزار نه تنها برای افرادی که با مشکل اختلال در جهت گیری مفید است بلکه می تواند تعامل با اشیا را در فضای مجازی با واقعیت افزوده، تسهیل کند. در واقع این پوست الکترونیکی می تواند به انسان کمک کند همانند پرندگان که توانایی تشخیص میدان مغناطیسی زمین را دارند، از این مزیت نیز استفاده کنند این مزیتی است که تاکنون بشر تا این حد نتوانسته بود تا این حد آن را دسترس پذیر کند.

پروژه پوست الکترونیک مصنوعی، در دیگر دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی در آمریکا نیز در دست پژوهش و توسعه است، در تحقیقاتی که در دانشگاه استنفورد صورت گرفت، پوست الکترونیک ایجاد شده، قادر شد بعضی فشارهای جزیی (در حد نشستن یک مگس) را حس کند. در تحقیقات بعدی ویرایش جدید تری از این پوست عرضه شد که می توانست با سنسورهایش بعضی انواع مولکول دی ان ای را تشخیص دهد. در مرحله بعدی از این تحقیقات، نوع خاصی از سلول های خورشیدی انعطاف پذیر ابداع شد که می توانند انرژی پوست مصنوعی را تامین کننده در تحقیقات دیگری محققان توانستند سنسورهایی برای حس فشار و خم شدگی روی این پوست نصب کنند. به طوری که این پوست بتواند لمس دست را حس کند یا اگر مثلا در پوست یک مفصل مصنوعی به کار برود، می تواند اطلاعاتی در زمینه میزان و زاویه خمش مفصل را ثبت کرده و نمایش دهد.

پروژه پوست الکترونیک سال هاست که در مراکز تحقیقاتی گوناگون در اروپا و آمریکا با اهداف گوناگون در دست تحقیق و پژوهش است و تاکنون موفقیت های زیادی در این زمینه به دست آمده است.

نویسنده : میترا اسدنیا / منبع : مجله دانستنیها