ساخت مدارهای الکترونیکی انعطافپذیر امکان پذیر شد
- آذر 14, 1394
نرم افزار حسابداری » ساخت مدارهای الکترونیکی انعطافپذیر امکان پذیر شد
فهرست مطالب
تا به امروز حتی تصور اینکه بتوانیم یک مدار سخت و محکم را با تمام آلیاژها و قطعات به کار برده روی آن کمی انعطاف بدهیم غیر ممکن به نظر میرسید. اما به تازگی با کشف ماده جدیدی، این امکان فراهم شده است. با استفاده از این ترکیبات مولکولی جدید دانشمدان قادرند که مدارهای انعطاف پذیر را به وجود بیاورند که همین امر میتواند تغییر بسیار بزرگی در دنیای تکنولوژی و مدارهای الکترونیکی به وجود بیاورد.
فناوری اگرچه امروز با شتاب هرچه بیشتر به سوی سیستمهای الکترونیکی سبکتر، تاشو و انعطافپذیر پیش میرود اما مدارهای امروزی که برای تامین توان این دستگاهها به کار میروند به اندازهی خود این دستگاهها قابلیت انعطاف آزادانه و متناوب و همچنین توانایی خودترمیمی شکافها یا شکستگیهایی که در پی کاربرد طبیعی و گذشت زمان رخ میدهد را ندارند.
به تازگی پژوهشگران دانشگاه تگزاس برای نخستین بار توانستهاند ژلهایی بسازند که توانایی تعمیر و بازسازی مدارهای الکترونیکی را دارد. این ژل میتواند در زمینهی توسعهی مدارهای الکترونیکی انعطافپذیر، سنسورهای زیستی و باتریهایی که به عنوان منابع ذخیره انرژی کاربرد دارند، مورد استفاده قرار گیرد.
تا به امروز، مواد خودترمیمگر همواره به یک برانگیزندهی بیرونی همانند نور یا گرما برای شروع فرایند ترمیم وابسته بودهاند. مادهی موسوم به سوپرژل (supergel) ساخته شده در دانشگاه آوستین (UT Austin) دارای رسانایی بالا (به اندازهای که ماده توانایی رسانش الکتریسته را به خوبی داشته باشد) و ساختار مکانیکی قوی و ویژگیهای الکتریکی برای خودترمیمگری است. گیهوآ یو (Guihua Yu) استادیار مهندسی مکانیک و سازندهی سوپرژل در این باره میگوید:
در دههی گذشته، مفهوم خودترمیمگری توسط افراد گوناگونی که در این زمینه و در رابطه با کاربردهای گستردهی آن کار میکنند بسیار مورد توجه بوده است اما این نخستین باری است که مادهای ساخته شده که بدون هیچ عامل برانگیزندهی بیرونی توانایی خودترمیمی را دارد. برای بازسازی یک شکستگی یا شکاف در یک مدار الکترونیکی یا باتری به هیچ نور یا گرمایی نیاز نیست. در مواد خودترمیمگری که پیش از این ساخته شده بودند همواره برای این کار به نور یا گرمای بیرونی نیاز داشتیم.
یو و گروهش این سوپرژل را با آمیختن دو نوع ژل با هم دیگر ساختند. مادهی اول یک ژل با ساختار لیگاند فلزی وخودسامانگر (self assembling) است که دارای ویژگی خودترمیمی است. دومی هم یک هیدروژل پلیمری رسانا است. به زودی مقالهای دربارهی ترکیب هیدروژل ساخته شده در مجلهی نانو لترز (Nano Letters) منتشر میشود. در این مقاله، پژوهشگران توضیح میدهند که چگونه با کاربرد یک مولکول کریستال مایع، توانستهاند رسانایی، سازش پذیری زیستی و تراوایی مغناطیسی هیدروژل پلیمری ماده را افزایش دهند. آنها توانستند هیدروژلهای پلیمری بسازند که تا ۱۰ برابر نسبت به هیدروژلهای به کار برده شده در بیوالکترونیک و باتریهای قابل شارژ معمولی، رسانایی بیشتری داشته باشد.
ساختارهای نانویی که در ساختمان این ژل هستند در واقع کوچکترین ساختارهایی به شمار میروند که توانایی جابجایی کارآمد بار و انرژی الکتریکی را دارند. در مقالهای که پیش از این در ماه سپتامبر منتشر شد، یو یک مادهی خودترمیمگر از نوع ژل هیبریدی (چندگانه) را معرفی کرد. مادهی ثانویهی این ژل هیبریدی خودترمیمگر، یک ژل چندمولکولی با ساختارلیگاند فلزی است. به کار گیری مولکولهای تریپیدین برای ساختار اصلی و کاربرد اتمهای روی به عنوان مادهی چسباننده، منجر به ساخته شدن مادهای میشود که توانایی بازسازی خود را به صورت اتوماتیک پس از شکسته شدن دارد.
هنگامی که این ژل چندمولکولی در ساختار هیدروژل پلیمری وارد شود، یک ژل هیبریدی درست خواهد شد که ساختار مکانیکی و کشسانی آن نسبت به قبل افزایش یافته است. یو معتقد است که برای ساختن یک مدار الکترونیکی خودترمیمگر، ژل خودترمیمگر نمیتواند به طور کامل جانشین رساناهای فلزی که امروزه به کار میروند شود، اما میتواند به عنوان یک مفصل نرم به کار رفته و بخشهای دیگر مدار را به هم پیوند دهد. او میگوید:
این ژل در نقاط پیوندی و جفتشدگی در مدارها میتواند به کار برده شود چون بیشتر شکستگیها در این نقاط رخ میدهند. روزی خواهد رسید که شما خواهید توانست با ریختن این ژل به محل پیوندها در مدارها، سختی و مقاومت آنها را در برابر شکستگی بیشتر کنید.
گروه یو در حال حاضر به دنبال یافتن زمینههای کاربردی دیگر از این ژلها در پزشکی و ذخیرهی انرژی هستند. کاربرد این ژلها در باتریها برای ذخیرهی بهتر انرژی الکتریکی میتواند یکی از شگرفترین و بهترین زمینههای کاربرد این وسیله باشد. پژوهش گروه یو از بنیاد ملی علوم امریکا کمک مالی به مبلغ سه میلیون دلار دریافت کرده است.
امید است که بتوان در آینده شاهد تغییر بزرگ و مثبتی در جهت تولید مدارهای الکترونیکی باشیم.