يقوم العلماء بتطوير إلكترونيات ذات أغشية رقيقة تتصل وتنقطع تلقائيًا
قام باحثون في جامعة كيوشو في اليابان بتطوير تكنولوجيا يمكن ارتداؤها. صمم الفريق إلكترونيات ذات أغشية رقيقة يمكنها الاتصال والفصل وإعادة تنظيم نفسها تلقائيًا. تقدم الدراسة فئة جديدة من “الإلكترونيات الحركية” التي تبتعد عن التصميمات الصلبة المكونة من قطعة واحدة والتي تهيمن على السوق اليوم. “اليوم، يتم تصنيع معظم هذه الأجهزة كأنظمة ثابتة من قطعة واحدة. منذ بعض الوقت، تعمل مجموعتنا على تطوير الإلكترونيات الحركية، وأجهزة الأغشية الرقيقة المزودة بمحركات ودوائر حتى تتمكن من التحرك والربط والعمل معًا،” أوضح فوميهيرو ساسا، الأستاذ المشارك في كلية علوم المعلومات والهندسة الكهربائية بجامعة كيوشو. وأضاف ساسا: “في هذه الدراسة، عملنا على تطوير آلية الالتحام الكهروميكانيكية بين وحدات الأغشية الرقيقة التي يمكنها الاتصال والانفصال مع بعضها البعض عند الحاجة”. الإرساء التلقائي بين جهازين إلكترونيين رقيقين. الائتمان: Kyushu Dock مع بعضها البعض تتضمن الإلكترونيات المرنة بناء دوائر على مواد مرنة حتى تنحني الأجهزة وتمتد دون أن تنكسر. هذه القدرة على التكيف تجعلها مثالية لأجهزة الاستشعار الصحية التي يمكن ارتداؤها والتي تشبه الجلد، والغرسات الطبية المرنة، والروبوتات الناعمة التي يمكنها التفاعل بأمان مع البشر وفي الأماكن الضيقة. يكمن الابتكار الجديد في مزيج من المواد الذكية. قام الفريق بدمج الدوائر الكهربائية للجهاز مع طبقة مشغل متخصصة مصنوعة من نوعين من البلاستيك: البولي بروبيلين والبوليميد. عندما يقوم سخان ذهبي مدمج بتسخين الفيلم، يتمدد البلاستيكان بمعدلات مختلفة، مما يتسبب في انحناء الوحدة بأكملها عند الطلب. وباستخدام حركة الانحناء هذه، صمم الباحثون أنظمة إرساء ميكانيكية مختلفة. يستخدم أحد الإصدارات آلية التكرار لتوصيل الوحدات. ويتميز الآخر بمرفق يشبه المخلب يظل ثابتًا في مكانه حتى بعد إيقاف تشغيل الطاقة. قال ساسا: “لقد طورنا بعض الأشكال المختلفة لطرق الالتحام بالجهاز. على سبيل المثال، يمكن للمرء أن يلتف ويعلق بجهاز آخر. ويحتوي الآخر على مرفق يشبه المخلب يمكنه التثبيت على جهاز آخر والبقاء مغلقًا حتى عند انقطاع التيار الكهربائي”. تحويل الأدوات وفقًا للدراسة، تم تطوير تكوينين متميزين يعتمدان على الإلكترونيات الحركية: آلية تجميع مسبار أحادي المستوى وآلية تجميع وحدة الفصل. ومن المثير للاهتمام أن النظام نجح في إنشاء اقتران ميكانيكي متزامن واستمرارية كهربائية بين الوحدات المستقلة. يعمل النظام بجهد منخفض من 5 إلى 12 فولت، ويستخدم آلية مسبار قادرة على تشوه 10 مم عند 1.1 وات أثناء الإرساء. واستكمالًا لذلك، تستمد وحدة الفصل عالية الكفاءة متوسط قوة تشغيل تبلغ 0.43 وات فقط مع الحفاظ على متوسط قوة احتجاز قصوى تبلغ 618 ملجم ثقلي (6.1 ملي نيوتن). علاوة على ذلك، يظل هذا الاتصال مغلقًا ومستمرًا حتى عند إيقاف تشغيل الطاقة تمامًا (حالة عدم الطاقة). لقد أظهر جدوى أنظمة الأغشية الرقيقة القابلة لإعادة التشكيل والتجميع الذاتي. هناك العديد من التطبيقات لهذه التكنولوجيا. وفي المستقبل، يمكن أن تتحول أجهزة الاستشعار الطبية لتتبع العلامات الحيوية المختلفة. يمكن للروبوتات الناعمة تغيير شكلها للضغط عبر المساحات الضيقة. من المحتمل أن تقوم الدوائر المحطمة بإعادة تجميع نفسها معًا مرة أخرى. وفي حين أن التكنولوجيا لا تزال في مهدها، فإن الهدف النهائي هو سد الفجوة بين الآلات وعلم الأحياء. ويأمل ساسا أن يسفر المشروع في نهاية المطاف عن أجهزة متقدمة يمكنها – مثل الكائنات الحية إلى حد كبير – التجمع ذاتيًا، والتكيف مع محيطها، وإصلاح نفسها بشكل مستقل. ونشرت النتائج في مجلة npj للإلكترونيات المرنة.
تم النشر: 2026-07-20 14:54:00
