التقنيات الملبوسة القادمة ستكون مصنعة من الحبر النفاث

21 مايو , 2015

شاركها

مصدر المقال

المصدر

الرابط المختصر لهذا المقال

https://www.nok6a.net/?p=16639

يمكن في المستقبل أن يتم استخدام الطابعات النافثة للحبر لتصنيع روبوتات مرنة وملابس قابلة للتمدد يمكن للأشخاص ارتداءها للتفاعل مع أجهزة الكمبيوتر أو لاستخدامها في أغراض علاجية.

حتى الآن لا يمكن القول إن الآلات المرنة مجدية تجارياً، كما أنه وتبعاً لـ(ريبيكا كرامر) وهي أستاذة مساعدة في الهندسة الميكانيكية في جامعة بوردو فإن تقنيات التصنيع الجديدة هذه لا تزال بحاجة إلى إجراء المزيد من التطوير عليها.

تشير (كرامر) إلى أن الهدف من هذا الابتكار هو خلق إلكترونيات قابلة للتمدد يمكن أن تكون متوافقة مع الآلات المرنة، مثل الروبوتات التي يجب عليها أن تغير من حجمها لتتسع في المساحات الصغيرة، أو التقنيات التي يمكن ارتداؤها بحيث لا تقيد الحركة، وذلك بالإضافة إلى صناعة موصلات مصنوعة من المعدن السائل يمكن تمديدها وإعادة تشكيلها دون أن تنكسر.

ويركز نهج التصنيع المحتمل الجديد على تسخير الطباعة باستخدام الحبر النافث لخلق أجهزة مصنوعة من السبائك السائلة، حيث أن هذه العملية تسمح بطباعة الموصلات المرنة والقابلة للتمدد على أي شيء، بما في ذلك المواد المرنة والأقمشة.

يدعى هذا النهج بميكانيكا جزيئات الغاليوم والإنديوم النانوية المتلبدة، وسيتم تقديمه في البحث الذي سيتم نشره في مجلة (Advanced Material).

يتم تصنيع حبر الطباعة بواسطة تفتيت المعدن السائل في مذيب غير معدني باستخدام الموجات فوق الصوتية، وهذا المذيب  يعمل على إذابة كتلة المعدن السائل وتفتيتها إلى جسيمات نانوية، مما ينتج حبراً مليئاً بالجسيمات المتناهية بالصغر متوافق مع طباعة الحبر النافثة.

بحسب (كريمر) فإن المعادن السائلة في شكلها الأصلي لا يمكن أن يتم نفثها مثل الحبر النافث لذلك كان لا بد من خلق جسيمات نانوية معدنية سائلة تكون صغيرة بما يكفي لتمر من خلال الفوهة النافثة للحبر.

إن معدن المسال بواسطة الموجات الفوق صوتية والموضوع في مذيب ناقل، مثل الإيثانول، يعمل على نقل الجزيئات النانوية وتفتيتها ضمن المذيب، وهذا يسمح بطباعة الحبر الناتج على أي شيء، وبعد أن يتبخر الايثانول لا يتبقى سوى جزيئات المعادن السائلة على السطح.

بعد إجراء الطباعة، يتم ضم الجسيمات النانوية من جديد عن طريق تطبيق ضغط خفيف عليها، مما يعيد تفعيل المادة الموصلة، وهذه الخطوة تعتبر هامة للغاية لأن الجسيمات النانوية في المعدن السائل تكون في البداية مغلفة بالغاليوم المؤكسد، الذي يعمل بمثابة جلد يمنع التوصيل الكهربائي، ولكن هذه الطبقة الجلدية هشة للغاية، ولذلك فعند تطبيق ضغط صغير عليها فإنها تنكسر مما يؤدي إلى تكتل جميع الجزيئات كشريحة واحدة.

هذا النهج يجعل من الممكن تحديد الأجزاء التي سيتم تفعيلها عند اعتماد تصاميم معينة، وهذا يعني أنه يمكن تصنيع هذه الشرائح لاستخدامها في العديد من التطبيقات المحتملة، حيث أنه يمكن تفعيل الإلكترونات الموجودة في منطقة معينة بشكل انتقائي عن طريق الضغط على تلك المناطق فقط.

ستركز الأبحاث المستقبلية على استكشاف الكيفية التي يمكن من خلالها التفاعل بين الحبر والسطح الذي يتم طباعته عليه أن يؤدي إلى إنتاج أنواع معينة من الأجهزة، فعلى سبيل المثال، كيف يمكن تصنيع الحبر واستغلال تفاعله مع الأسطح ليتمكن من تجميع جزيئاته ذاتياً.

سيقوم الباحثون أيضاً بدراسة الكيفية التي يتم من خلالها تمزيق الجزيء الواحد عندما يتم تطبيق الضغط عليه، وهذا سيوفر معلومات قد تسمح بتصنيع أجهزة استشعار جديدة من نوعها وأجهزة تتبع للآثار رقيقة للغاية.