يطور الفريق جلدًا إلكترونيًا مرنًا مثل جلد التمساح
يعد تطوير الجلد الإلكتروني ذي الحواس المتعددة أمرًا ضروريًا في مختلف المجالات، بما في ذلك إعادة التأهيل والرعاية الصحية والأطراف الصناعية والروبوتات.
أحد المكونات الرئيسية لهذه التقنية هو مستشعرات الضغط القابلة للمط، والتي يمكنها اكتشاف أنواع مختلفة من اللمس والضغط.
في الآونة الأخيرة، حقق فريق مشترك من الباحثين من POSTECH وجامعة Ulsan في كوريا مؤخرًا تقدمًا كبيرًا من خلال إنشاء مستشعرات ضغط قابلة للتمدد في جميع الاتجاهات بنجاح مستوحاة من جلد التمساح.
قاد الفريق المسؤول عن البحث البروفيسور كيلون تشو، والدكتور جيوون لي، والدكتور جونغهيون سون من قسم الهندسة الكيميائية في POSTECH، جنبًا إلى جنب مع فريق بقيادة البروفيسور Seung Goo Lee من قسم الكيمياء في جامعة أولسان.
لقد استوحوا الإلهام من العضو الحسي الفريد لجلد التمساح وطوروا مستشعرات ضغط مع ميكروودوم وأسطح مجعدة. وكانت النتيجة عبارة عن مستشعر ضغط قابل للمط في جميع الاتجاهات.
تمتلك التماسيح، وهي من الحيوانات المفترسة الهائلة التي تقضي معظم وقتها مغمورة تحت الماء، قدرة رائعة على استشعار الموجات الصغيرة واكتشاف اتجاه فرائسها.
أصبحت هذه القدرة ممكنة بفضل عضو حسي متطور وحساس بشكل لا يصدق يقع على جلدهم. يتكون العضو من نتوءات حسية نصف كروية مرتبة بنمط متكرر مع مفصلات مجعدة بينها.
عندما يحرك التمساح جسمه، تتشوه المفصلات بينما يظل الجزء الحسي غير متأثر بالتشوهات المالميكانيكية،ا يمكّن التمساح من الحفاظ على مستوى استثنائي من الحساسية للمنبهات الخارجية أثناء السباحة أو الصيد تحت الماء.
نجح فريق البحث في محاكاة بنية ووظيفة العضو الحسي للتمساح لتطوير جهاز استشعار ضغط قابل للمط.
من خلال اختراع بوليمر مرن نصف كروي مع تجاعيد دقيقة تحتوي على أسلاك نانوية طويلة أو قصيرة، فقد ابتكروا جهازًا يتفوق على مستشعرات الضغط المتوفرة حاليًا.
بينما تفقد المستشعرات الأخرى الحساسية عند تعرضها للتشوهات الميكانيكية، يحافظ هذا المستشعر الجديد على حساسيته حتى عند التمدد في اتجاه واحد أو اتجاهين مختلفين.
بفضل الهيكل المتجعد الدقيق على سطحه، يمكن لجهاز الاستشعار الحفاظ على حساسية عالية للضغط حتى عند تعرضه لتشوه كبير.
عندما يتم تطبيق قوة ميكانيكية خارجية، يتكشف الهيكل المتجعد، مما يقلل الضغط على منطقة استشعار نصف الكرة الأرضية المسؤولة عن اكتشاف الضغط المطبق.
هذا التقليل من الضغط يمكن المستشعر من الحفاظ على حساسيته للضغط حتى في ظل التشوهات.
ونتيجة لذلك، يُظهر المستشعر الجديد حساسية استثنائية للضغط، حتى عند شدّه بنسبة تصل إلى 100٪ في اتجاه واحد و50٪ في اتجاهين مختلفين.
طور فريق البحث مستشعر ضغط قابل للمط يناسب مجموعة واسعة من الأجهزة القابلة للارتداء مع تطبيقات متنوعة.
لتقييم أدائها، قام الباحثون بتثبيت المستشعر على تمساح بلاستيكي وغمروه في الماء.
ومن المثير للاهتمام، أن المستشعر المركب كان قادرًا على اكتشاف موجات الماء الصغيرة، مما أدى بنجاح إلى تكرار قدرات الاستشعار لعضو التمساح الحسي.
أوضح البروفيسور تشو الذي قاد الفريق: “هذا مستشعر ضغط يمكن ارتداؤه يكتشف الضغط بشكل فعال حتى في حالة إجهاد الشد”. وأضاف:
“يمكن استخدامه في تطبيقات متنوعة مثل مستشعرات الضغط للأطراف الصناعية، والجلد الإلكتروني للروبوتات اللينة، والواقع الافتراضي، والواقع المعزز، والواجهات بين الإنسان والآلة”.
المصدر: techxplore
قد يهمك:
