ساخت ماده انعطاف‌پذیر خودترمیم شونده برای فناوری‌های پوشیدنی

به تازگی یک ماده خود ترمیم شونده‌ جدید ساخته شده که قادر است پس از دوتکه شدن، خود را ترمیم و چندین خاصیت فیزیکی خود را بازیابی کند. این قابلیت برای کاربردهای بسیاری مانند تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی مفید است.

پروفسور کینگ وانگ (Qing Wang)، استاد علم مواد و مهندسی در دانشگاه Penn State می‌گوید: «قطعات الکترونیکی پوشیدنی و با قابلیت خمیدگی، با گذشت زمان تغییرشکل می‌دهند و از بین می‌روند. ما قصد داشتیم یک ماده الکترونیکی بیابیم که خودش را ترمیم کند تا همه ویژگی‌های خود را بازیابد و این کار را حتی پس از بریدن آن برای چندمین بار نیز انجام دهد.»

مواد خودترمیم شونده موادی هستند که پس از تغییرشکل فیزیکی نظیر دوتکه شدن، به‌طور طبیعی خود را ترمیم نمایند. در گذشته، پژوهشگران قادر به تولید مواد خود ترمیم‌شونده‌ای بودند که می توانستند فقط یک ویژگی خود را پس از دوتکه شدن حفظ کنند اما بازیابی مجموعه‌ای از ویژگی‌های ماده برای ایجاد قطعات الکترونیکی پوشیدنی، حیاتی است.

برای نمونه، اگر یک ماده دی‌الکتریک، مقاومت الکتریکی خود را پس از خودترمیمی حفط کند اما رسانایی گرمایی خود را حفظ نکند، قطعات الکترونیکی را در معرض گرم‌شدن بیش ازحد قرار می‌دهد.

ماده الکترونیکی که توسط وانگ و گروهش ساخته شده، به‌عنوان یک دی‌الکتریک همه خواص لازم در قطعات الکترونیکی را نظیر استحکام مکانیکی، استحکام در برابر نوسانات شدید، مقاومت الکتریکی، رسانایی گرمایی و خواص دی‌الکتریک یا عایق را حفظ می‌کند. آنها پژوهش خود را در مجله Advanced Functional Materials منتشر کرده‌اند.

اغلب مواد ترمیم‌پذیر، نرم یا مانند صمغ هستند. مواد تولید شده توسط او و همکارانش در مقایسه با مواد ترمیم‌شونده دیگر بسیار سخت‌اند. وانگ و گروهش، نانوصفحه‌های نیتریدبور (boron nitride nanosheets) را به ماده پایه از جنس پلیمر پلاستیکی افزودند. مواد تولید شده جدید همانند گرافن دوبعدی هستند اما به‌جای رسانای الکتریکی، عایق هستند.

او خاطر نشان می‌کند: «اغلب پژوهش‌های مواد الکترونیکی ترمیم‌شونده بر رسانایی الکتریکی تمرکز دارند اما بر مواد دی‌الکتریک پژوهشی صورت نگرفته است. ما به المان‌های رسانا در مدارهای الکترونیکی نیاز داریم ولی عایق و حفاظت برای قطعات میکروالکترونیک نیز در این مدارها لازم است.»

در ماده الکترونیکی خودترمیم شونده نانوصفحه‌های نیتریدبور با کمک گروه‌های عامل دارای پیوند هیدروژنی روی سطح خود به یکدیگر متصل می‌شوند. هنگامی‌که دو قطعه در نزدیکی هم قرار می‌گیرند، جاذبه الکترواستاتیک که به‌طور طبیعی بین عناصر پیونددهنده به وجود می‌آید، آنها را در نزدیکی هم نگه می‌دارد. زمانی‌که پیوند هیدروژنی بازیابی می‌شود، دو قطعه ترمیم می‌شوند. بسته به درصد نانوصفحه‌های نیتریدبور افزوده شده به پلیمر، خودترمیمی ممکن است به گرما یا فشار بیشتر نیاز داشته باشد اما برخی اشکال این ماده جدید در دمای اتاق و وقتی‌که در کنار هم قرار گرفته‌اند، خود را ترمیم می‌کنند.

برخلاف سایر مواد ترمیم‌شونده، در نانوصفحه‌های نیتریدبور رطوبت نفوذ نمی‌کند. این بدان معناست که دستگاه‌هایی که از این ماده دی‎الکتریک استفاده می‌کنند می‌توانند به‌طور موثری در فضاهای با رطوبت بالا مانند زیر دوش یا در ساحل به کار گرفته شوند.

وانگ اشاره می‌کند: «این نخستین بار است که یک ماده خود ترمیم‌شونده‌ ساخته شده است که می تواند پس از بریدن‌ آن برای چندمین بار، چندین خاصیت خود را حفظ نماید و این ویژگی برای کاربردهای بسیاری مفید است.»

پژوهشگران دیگری نیز از دانشگاه Penn State و موسسه فناوری Harbin در این پژوهش همکاری داشتند و همچنین انجمن بورسیه چین این مطالعه را حمایت کرده است.


در زمینه مواد انعطاف‌پذیر در فناوری‌های پوشیدنی بیشتر بخوانید:

>>پچ پوستی انعطاف پذیر برای سنجش سلامت
>>تراشه حافظه مغناطیسی ویژه نصب روی ابزارهای پوشیدنی انعطاف‌پذیر ساخته شد
>>نوار زخم‌بندی شبه‌پوستی با قابلیت جاسازی قطعه‌های میکروالکترونیکی دستاورد پژوهشگران MIT
>>نمایشگر پوشیدنی دیجیتال که روی پوست می‌چسبد


منبع: Futurity

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *