به صورت سه‌بعدی؛

دانشمندان سفیده تخم‌مرغ چاپ کردند / گامی به سوی مواد الکترونیک منعطف

دانشمندان به تازگی سفیده تخم‌مرغ را به صورت سه‌بعدی چاپ کردند و معتقدند که گام بزرگی در مسیر ساخت ابزار الکترونیک منعطف برداشته‌اند.

کد خبر: ۸۵۰۷۳۵

پنجشنبه - ۰۸ خرداد ۱۳۹۹ / May 28, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان مدت‌هاست که برای تولید ابزار الکترونیک منعطف، حساس و شفافی هستند که به راحتی پوشیده می‌شوند و می‌توانند کار‌های شگفت‌انگیزی، چون اندازه‌گیری نبض انسان را انجام دهند. آن‌ها چشم‌انداز جالبی را برای این گونه ابزار به تصویر می‌کشند؛ ابزار پوشیدنی تا ابزار بیومتریک که به واسطه آن کاربر دیگر نیازی به نشانگر زیستی مثل اثر انگشت برای احراز هویت در موارد امنیتی ندارد.

با این حال هنوز موادی که بتواند تمامی این خواسته‌ها را برآورده کند، ساخته نشده است. تحقیقات زیادی در مورد پلیمر‌های رسانای مصنوعی یا ساخت نانوموادی انجام شده که روی انعطاف‌پذیری یا خاصیت کشسانی آن‌ها متمرکز شده است، اما تاکنون هیچ کدام نتوانسته‌اند به طور همزمان تمامی این ویژگی‌ها را برآورده کنند.

حال محققان حوزه مواد پیشرفته کاربردی در کانادا و چین ادعا می‌کنند که ماده‌ای را از سفیده تخم‌مرغ استخراج کرده‌اند که تمامی این ویژگی‌ها را یکجا دارد و در عین حال، بسیار مقرون به‌صرفه است و مهم‌تر از همه دوستدار محیط زیست است.

انتقال فاز پایه
مالکوم زینگ، محقق دانشگاه مانیتوبا در کانادا، اخیرا پژوهش‌های بسیاری را با تمرکز روی ساخت یک چسب زیستی انجام داده و در این مسیر توجهش به سفیده تخم‌مرغ جلب شده است. او در این مورد می‌گوید: روزی در حال خرد کردن یک تخم‌مرغ بودم تا غذایی با آن درست کنم. ناگهان به تکه‌ای از سفیده تخم‌مرغ برخوردم که شفاف و چسبنده است و همیشه هم روی پوسته تخم‌مرغ باقی می‌ماند.

تحقیقات بیشتر این دانشمند نشان داد که این ماده اتصال دهنده هیدروژل که از سفیده تخم‌مرغ تشکیل شده، به راحتی می‌تواند وزن ۶ کیلویی را حتی در زیر آب تحمل کند. اما هنگامی که متوجه شدند زنجیره‌های اسید آمینه سفیده تخم‌مرغ که در هیدروژل قرار گرفته بود، با بقیه محتوای آزمایشی متفاوت است، حسابی غافلگیر شدند.

زینگ و همکارانش دریافتند که همان محلول قلیایی که برای ایجاد هیدروژل در هنگام افزودن به سفیده تخم‌مرغ استفاده شد، وارد فاز دیگری شد و دوباره به حالت مایعی درآمد که شفافیت بیشتری دارد، یون‌ها را هدایت می‌کند و ویسکوزیته یا چسبناکی کمتری دارد؛ یعنی تمام خصوصیات یک ابزار الکترونیک منعطف را دارد.

زینگ و همکارانش در تحقیقات قبلی مشاهده کرده بودند که پروتئین موجود در سفیده تخم‌مرغ سرشار از گروه‌های کربوکسی است و هنگامی که یک محلول قلیایی اضافه می‌شود، این یون‌های کربوکسیل، تعامل الکترواستاتیکی بین مولکول‌ها را تغییر می‌دهند و دوباره آن‌ها را مرتب می‌کنند و به یکدیگر متصل می‌کنند و در نتیجه ژلی را تشکیل می‌دهند که در محلول رقیق قلیایی پایدار است. ولی هنگامی که این هیدروژل در محیط قرار می‌گیرد، شروع به هیدرولیز می‌کند و ساختار‌های زنجیره اسید آمینه را دوباره تغییر می‌دهد و به مایع تبدیل می‌شود.

ژینک و همکارانش در دانشگاه منیتوبا در کانادا و دانشگاه علوم پزشکی در چین شفافیت مایع سفیده تخم‌مرغ را که از هیدروژل تشکیل شده بود ۸/۹۹ درصد اعلام کردند و تلاش کردند که در بخشی از این فرآیند هیدروژل محکم‌تری را با کمک چاپگر سه‌بعدی بسازند که در زمان تولید سازه‌های ترکیبی با الاستومر‌ها برای ابزار الکترونیک کشش مناسب‌تری داشته باشد.

هنگامی که مایع هیدروژل تخم‌مرغی در کانال‌های الاستومری محصور می‌شود، موادی تولید می‌کند که مقاوم‌تر است و با کاهش سطح مقطع میزان کشش آن بالا می‌رود.

محققان زمانی که مایع سفیده تخم‌مرغ تولید شده‌شان را به عنوان هادی در ابزار الکترونیک پوشیدنی به کار بردند، شگفت‌زده شدند. زیرا به اعتقاد آن‌ها دستیابی به این نوع عملکرد با چنین ماده و طرح ساده‌ای واقعا کار دشواری است.

آن‌ها با مواد تخم‌مرغی‌شان یک دستگاه مانیتور پالس مچ دست طراحی کردند که می‌تواند جزئیات دقیقی از عملکرد عروقی را نشان می‌دهد. همچنین ساختار‌های مایع و الاستومر سفیده تخم‌مرغ را در دستگاه‌های نانوژنراتور تریبوالکتریک قرار دادند که نسبت به کف زدن حساس است و یک لامپ LED را روشن می‌کند. آن‌ها دریافتند که به راحتی با کمک این ماده هوشمند، برای روبات‌ها عضله و اندام نرم بسازند.