جلد إلكتروني مرن يدعم حركات (الإنسان- الآلة)

يحتوي الجلد البشريُّ على خلايا عصبية تحسُّسية تحدِّد الضغط والحرارة وحساسيات أخرى؛ ممَّا يسمح بالتفاعل اللمسي مع البيئة المحيطة، ويحاول العلماء تطوير جلودٍ إلكترونية؛ لمساعدة الروبوتات والأعضاء الصناعية في الحصول على هذه القدرات، إذ يقول العلماء اليوم أنهم طوروا طريقةً لصنع جلدٍ إلكتروني قابلٍ للتمدد وشديدِ الرقة؛ مما يجعله قابلًا للاستخدام في عدَّة وظائف بين الإنسان والآلة.

يمكن استخدام الجلد الإلكتروني في عدة تطبيقات؛ منها الأجهزة الصناعية، وأجهزة المراقبة الصحية التي يلبسها المرضى، والروبوتات والواقع الافتراضي، فالتحدي الأكبر هو إلباس الدارات الكهربائية الشديدة الرقة على سطوح معقَّدة ثلاثية الأبعاد، ثم جعل هذه الإلكترونيات قابلةً للثني والتمدُّد كفاية لتسمح بالحركة.

يمكنكم الاطلاع على مقالَين سابقَين تحدَّثنا فيهما عن عدة اختراعات في مجال الجلود الصناعية.

هنا: هنا

وهنا:هنا  

واليوم نتكلم عن طريقة مميزة طورها العلماء؛ إذ طوَّروا (وشومًا إلكترونية) مرنة تخدم الأهداف التي ذكرناها سابقًا، لكنَّ إنتاجها طبعًا بطيء ومكلف؛ لأنه يحتاج طرائق تصنيع تستخدم ما يسمَّى بـ (الغرفة النظيفة)؛ مثل الطباعة الحجرية الضوئية Photolithography.

أراد  باحثون في جامعتَي "كويمبرا" وجامعة "كارنيغي ميلون" أن يطوروا طريقةً سريعة بسيطة وغير مكلفة؛ لإنتاج دارات رقيقة باستخدام الإلكترونيات الصغرية المتكاملة.

وفي محاولتهم الجديدة؛ صمَّموا أنموذج دارة على ورقة تُستخدَم لرسم الوشوم بواسطة طابعة ليزرية عادية. وبعدها غلَّفوا الأنموذج بمعجون فضي؛ فالتصق على الحبر المطبوع فقط. وبعد ذلك؛ وضعوا خليطًا معدنيًّا سائلًا من الغاليوم والإنديوم فوق المعجون الفضي؛ فأصبح لدينا خطوط دارة من الفضة والإنديوم والغاليوم Ag-In-Ga قليلة المقاومة الكهربائية؛ ممَّا زاد الناقلية الكهربائية والمرونة في الدارة. وأخيرًا؛ أضافوا إلكترونيات خارجية -رقائق بأبعاد من مرتبة 300 ميكرون- مع غراء مصنوع من جزيئات مغناطيسية مصطفَّة عموديًّا داخل هلام من كحول البوليفينيل.

كما في الصورة الآتية: 

Image: https://pubs.acs.org

نقل بعدها الباحثون هذا الوشم الإلكتروني إلى عدة أجسام باستخدام الطباعة الهيدروغرافية (الطباعة باستخدام الماء) واستعرضوا تطبيقات متعدِّدة لهذه الطريقة الجديدة؛ مثل التحكم بذراع روبوت صناعية، ومراقبة نشاط عضلة بشرية، ودمج حساسات الاقتراب في أنموذج يد ثلاثية الأبعاد كما سنشاهد في المقطع الآتي:

المصادر : 

1- هنا

2- هنا