ساخت لایه‌ای نازک، رسانا و انعطاف‌پذیر برای ادوات پوشیدنی

ساخت لایه‌ای نازک، رسانا و انعطاف‌پذیر برای ادوات پوشیدنی که محققان در مورد پتانسیل این ماده برای توسعه پوشیدنی‌های پزشکی بسیار هیجان‌زده هستند.

کد خبر: ۹۹۲۸۰۱

شنبه - ۰۹ بهمن ۱۴۰۰ / January 29, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، نیمه‌هادی‌های نرمی توسط محققان ساخته شده که مانند پوست انسان کشیده می‌شوند و می‌توانند مقادیر بسیار کم نور را تشخیص دهند. محققان در مورد پتانسیل این ماده برای توسعه پوشیدنی‌های پزشکی بسیار هیجان‌زده هستند. به طور معمول، ساعت‌های مچی که از حسگر‌های زیستی سفت و سخت استفاده می‌کنند محدودیت‌هایی دارند، زیرا خم کردن مچ می‌تواند اندازه‌گیری حسگر را کاملاً تغییر دهد.

محققان جورجیا تک ماده‌ای ساخته‌اند که مانند لایه دوم پوست عمل می‌کند و تا ۲۰۰ درصد بیشتر از ابعاد اصلی خود کشش دارد بدون اینکه جریان الکتریکی خود را به میزان قابل توجهی از دست بدهد. محققان می‌گویند که آشکارساز‌های نوری انعطاف‌پذیر نرم می‌توانند کاربرد حسگر‌های پوشیدنی پزشکی و دستگاه‌های قابل کاشت را افزایش دهند. نتایج این تحقیق در مجله Science Advances منتشر شده است.

محققان جورجیا تک با سه سال تحقیقاتی سطح جدیدی از قابلیت کشش را برای آشکارساز نوری ایجاد کردند، آشکارساز‌هایی که از یک پلیمر مصنوعی و یک الاستومری ساخته شده‌اند و نور را برای تولید جریان الکتریکی جذب می‌کند.

اولیویه پیرون، استاد دانشکده مهندسی مکانیک جورج دبلیو وودروف، می‌گوید: «دستگاه‌های الکترونیکی معمولاً بسیار شکننده هستند. آن‌ها با دستگاه‌های معمولی که بر روی بستر‌های سفت و سخت ساخته می‌شوند، مشکلی ندارد. اما به محض اینکه از بستر‌های نرم استفاده می‌کنید، مشکل ایجاد می‌شود.»

امروزه از ردیاب‌های نوری به‌عنوان ابزار‌های پوشیدنی برای نظارت بر سلامتی استفاده می‌شود. این ادوات سیگنال‌های نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و معمولاً در وسایل الکترونیکی پوشیدنی استفاده می‌شوند.

اولیویه پیرون می‌گوید: «با توجه به اینکه نیمه‌هادی‌های انعطاف‌پذیر معمولی تحت چند درصد کرنش شکسته می‌شوند، این یافته‌های جدید یک بهبود بسیار بالایی را نشان می‌دهد.

کانک فوئنتس هرناندز از دانشگاه نورث ایسترن می‌گوید: «به یک نوار لاستیکی یا چیزی فکر کنید که مانند پوست انسان نرم و قابل کشش است، اما دارای خواص نیمه‌هادی الکتریکی مشابه نیمه‌هادی‌های جامد یا صلب است. ما نشان داده‌ایم که می‌توان قابلیت کشش را در نیمه‌هادی‌هایی ایجاد کرد که عملکرد الکتریکی لازم برای تشخیص سطوح نوری بسیار ضعیف را دارند، سطوح نوری که حدود صد میلیون بار ضعیف‌تر از لامپ‌هایی هستند که برای روشنایی فضای داخلی تولید می‌شوند.»

محققان پس از دو سال و نیم تحقیق، ترکیب مناسب شیمیایی را کشف کردند که ماده‌ای فوق‌العاده نرم با توانایی تولید و هدایت الکتریسیته در مواجهه با نور است.

فیلیپ آندرس لارین، گفت: «ساخت پایانه‌های الکترونیکی قابل کشش به خودی خود یک چالش بزرگ بود.»

کیپلن گفت: «این محصول نمونه بسیار خوبی از تحقیقات بین رشته‌ای است، هیچ‌یک از این کار‌ها بدون همکاری بین مهندسان برق و مکانیک امکان‌پذیر نبود. در آزمایشگاه ما هیچ تجربه قبلی با مواد کششی نداشتیم. پی بردن به چگونگی اندازه‌گیری این امر مستلزم پشتکار، خلاقیت و کار سخت بود.»