محققان از پلاستیک‌ها و فلزات برای ساختن یک لایه پوششی که دارای بهترین ویژگی‌های هر دو ترکیب باشد، استفاده می‌کنند.
چسب‌های الکترونیکی
فیبرهای پلاستیکی پوششی (عکس سمت چپ) به صورت انعطاف پذیری ساخته شده و می‌توانند در سنسورهای پزشکی و همچنین بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرند. چراغ‌های درخشان (عکس سمت راست- روی انگشتان دست راست) نشان می‌دهند که الکترودهای قرمز و سیاه در هر دو طرف دست انرژی دریافت کرده‌اند.
بسیاری از قطعات الکترونیکی ساخته شده از مواد سفت و سخت به راحتی می‌شکنند. این باعث می‌شود که آنها در محصولاتی که نیاز به خم شدن دارند استفاده نشود، مانند دستگاه‌هایی که به پارچه متصل می‌شوند یا روی پوست چسبانده می‌شوند. در حال حاضر، محققان یک شبکه نازک را توسعه داده‌اند که می‌تواند به هر دوی این مواد چسبیده و برق تولید کند و آن را تا حد زیادی شفاف ساخته اند. دانشمندان می‌گویند چنین فناوری می‌تواند کاربردهای جدیدی داشته باشد.
بسیاری از قطعات الکترونیکی ساخته شده از مواد سفت و سخت به راحتی می‌شکنند. این باعث می‌شود که آنها در محصولاتی که نیاز به خم شدن دارند استفاده نشود، مانند دستگاه‌هایی که به پارچه متصل می‌شوند یا روی پوست چسبانده می‌شوند. در حال حاضر، محققان یک شبکه نازک را توسعه داده‌اند که می‌تواند به هر دوی این مواد چسبیده و برق تولید کند و آن را تا حد زیادی شفاف ساخته اند. دانشمندان می‌گویند چنین فناوری می‌تواند کاربردهای جدیدی داشته باشد.
چسب‌های الکترونیکی یک موضوع داغ تحقیقاتی است.
سام یون و تیم تحقیقاتی او هم اکنون یک ماده کشسان را ایجاد کرده‌اند که شفاف است. یون برای دانشگاه کره در سئول، کره جنوبی کار می‌کند. به عنوان یک مهندس مکانیک، در توسعه و یا پالایش دستگاه‌هایی که حرکت می‌کنند مانند ماشین آلات و قطعات آنها کار می‌کند. او می‌گوید، این دستاورد جدید، می‌تواند پایه طیف وسیعی از محصولات جدید باشد.
تیم او با یک ماده با نام acrylonitrile کار خود را آغاز کرد. این ماده یک مایع شفاف است که اغلب برای ساخت الیاف پلاستیکی نازک استفاده می‌شود. یون و تیم او این ماده را با یک مایع دیگر مخلوط کردند، که به عنوان یک حلال عمل می‌کرد. (حلال چیزی است که می‌تواند مواد دیگر را در خود حل کند.) سپس آنها را از طریق یک نازل بسیار کوچک فشرده کردند. همانطور که این مخلوط از طریق هوا اسپری می‌شود، حلال تبخیر شده و مولکول‌های اکریلونیتریل به شکل زنجیری طولانی به هم متصل می‌شوند. (مولکول‌ها گروه‌هایی از اتم‌ها هستند که با هم ترکیب شده‌اند تا کوچکترین واحد ممکن از یک ترکیب شیمیایی را ایجاد کنند.) اتصال این مولکول‌ها یک نوع ماده پلاستیکی را می‌سازد که به نام polyacrylonitrile یا PAN شناخته می‌شود.
اضافه کردن یک لایه نازک از فلز بر روی فیبرهای پلاستیکی، باعث می‌شود تا که در نقاطی که آنها را لمس می‌کنید پیوند ایجاد شود.
محققان به طور مداوم این مخلوط را از طریق نازل‌هایی فشرده کردند تا این فیبر بلند از PAN را ایجاد کنند. برای تصور آن می‌توانید یک قطعه بی انتها از ماکارونی را که حدود 1 میکرومتر (4 صد هزارم در یک اینچ) یا کمتر قطر دارد را فرض کنید. این رشته خیلی نازک است و تقریبا نامرئی است. برای مقایسه واضح‌تر می‌توان گفت که موی انسان 17 برابر ضخیم‌تر است.
PAN، مانند اکثر پلاستیک‌ها، برق را عبور نمی‌دهد. بنابراین گام بعدی تیم معمولا به اضافه کردن یک پوشش فلزی به آن است، به طوری که برق بتواند از طریق آن جریان یابد. اما چنین پوشش‌هایی معمولا سبب سختی PAN می‌شوند. بنابراین محققان یک گام اضافی را به مراحل تولید اضافه کردند. آنها یک پوشش نازک از یک فلز بی اثر را به PAN اسپری کردند. (فلزات بی اثر، مانند طلا و پلاتین هستند که معمولا با مواد دیگر واکنش نمی‌دهند).
سپس محققان یک لایه دیگر از فیبر PAN را در بالای اولین لایه اضافه کردند. که به طور موقت از لایه‌های زیرین پشتیبانی می‌کند و به این ترتیب در برابر پایه فلزی اسپری شده در طی مرحله بعدی مقاومت می‌کند.
سپس محققان تمام الیاف را به یک لایه نازک و شفاف پلاستیکی وصل کردند. این چسب دارای یک لایه پشتی است، مانند یک باند کمکی و سرانجام، تمام این مواد را به یک مایع تبدیل کردند که هر یک از فیبرهای PAN که فاقد پوشش مسی بود، را حل کرد.
از آنجا که این الیاف بسیار نازک به طور گسترده‌ای از هم جدا شدند، امواج نور به آسانی از طریق این لایه عبور می‌کند. با این حال پوشش مسی درست مانند یک سیم عمل می‌کند و اجازه می‌دهد که برق آزادانه در آن جریان یابد.تست‌ها نشان می‌دهند که حدود 92 درصد نوری که در یک طرف این لایه قرار می‌گیرد، می‌تواند عبور کند.
تست‌ها نشان می‌دهند که حدود 92 درصد نوری که در یک طرف این لایه قرار می‌گیرد، می‌تواند عبور کند.
سام یون می‌گوید: "این لایه بسیار شفاف است، و به آسانی می‌توانید سمت دیگر آن را ببینید". او یکی از دانشمندان مواد در موسسه فناوری جورجیا در آتلانتا است. دانشمندان مواد می‌توانند مواد جدیدی را طراحی و یا تجزیه و تحلیل کنند. برای به حداقل رساندن عدم شفافیت این لایه، محققان می‌توانند از نقره به عنوان فلز بی اثر استفاده کنند.
تست‌های آزمایشی نشان می‌دهد که این لایه الکترونیکی جدید کاملا انعطاف پذیر است. بعد از اینکه بیش از 1000 بار مورد استفاده قرار گرفت، هنوز هم برق را عبور می‌داد. حتی پس از آنکه تقریبا شش برابر طول اصلی خود کش آورده بود. یون توضیح می‌دهد: اگرچه که به طور کلی کشیده و خم شده بود، اما هیچ یک از الیاف آن تغییر چندانی نکردند.
او می‌گوید این پوشش الکترونیکی در دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شود. علاوه بر استفاده به عنوان یک پوشش الکترونیکی، می‌تواند به عنوان سلول‌های خورشیدی قابل انعطاف نیز استفاده شود. این لایه می‌تواند به عنوان یک سنسور به عنوان پوست مصنوعی مورد استفاده در روبات‌ها و یا اجسام مصنوعی استفاده شود. یا، ممکن است به پوست یک بیمار متصل شود تا جریان‌های الکتریسیته را که اعصاب از طریق پوست عبور می‌دهند را کنترل کند. یون می‌افزاید، این مواد جدید ممکن است حتی برای صفحه نمایش لمسی استفاده شوند.
تیم او با یک ماده با نام acrylonitrile کار خود را آغاز کرد. این ماده یک مایع شفاف است که اغلب برای ساخت الیاف پلاستیکی نازک استفاده می‌شود. یون و تیم او این ماده را با یک مایع دیگر مخلوط کردند، که به عنوان یک حلال عمل می‌کرد. (حلال چیزی است که می‌تواند مواد دیگر را در خود حل کند.) سپس آنها را از طریق یک نازل بسیار کوچک فشرده کردند. همانطور که این مخلوط از طریق هوا اسپری می‌شود، حلال تبخیر شده و مولکول‌های اکریلونیتریل به شکل زنجیری طولانی به هم متصل می‌شوند. (مولکول‌ها گروه‌هایی از اتم‌ها هستند که با هم ترکیب شده‌اند تا کوچکترین واحد ممکن از یک ترکیب شیمیایی را ایجاد کنند.) اتصال این مولکول‌ها یک نوع ماده پلاستیکی را می‌سازد که به نام polyacrylonitrile یا PAN شناخته می‌شود.
اضافه کردن یک لایه نازک از فلز بر روی فیبرهای پلاستیکی، باعث می‌شود تا که در نقاطی که آنها را لمس می‌کنید پیوند ایجاد شود.
محققان به طور مداوم این مخلوط را از طریق نازل‌هایی فشرده کردند تا این فیبر بلند از PAN را ایجاد کنند. برای تصور آن می‌توانید یک قطعه بی انتها از ماکارونی را که حدود 1 میکرومتر (4 صد هزارم در یک اینچ) یا کمتر قطر دارد را فرض کنید. این رشته خیلی نازک است و تقریبا نامرئی است. برای مقایسه واضح‌تر می‌توان گفت که موی انسان 17 برابر ضخیم‌تر است.
PAN، مانند اکثر پلاستیک‌ها، برق را عبور نمی‌دهد. بنابراین گام بعدی تیم معمولا به اضافه کردن یک پوشش فلزی به آن است، به طوری که برق بتواند از طریق آن جریان یابد. اما چنین پوشش‌هایی معمولا سبب سختی PAN می‌شوند. بنابراین محققان یک گام اضافی را به مراحل تولید اضافه کردند. آنها یک پوشش نازک از یک فلز بی اثر را به PAN اسپری کردند. (فلزات بی اثر، مانند طلا و پلاتین هستند که معمولا با مواد دیگر واکنش نمی‌دهند).
سپس محققان یک لایه دیگر از فیبر PAN را در بالای اولین لایه اضافه کردند. که به طور موقت از لایه‌های زیرین پشتیبانی می‌کند و به این ترتیب در برابر پایه فلزی اسپری شده در طی مرحله بعدی مقاومت می‌کند.
سپس محققان تمام الیاف را به یک لایه نازک و شفاف پلاستیکی وصل کردند. این چسب دارای یک لایه پشتی است، مانند یک باند کمکی و سرانجام، تمام این مواد را به یک مایع تبدیل کردند که هر یک از فیبرهای PAN که فاقد پوشش مسی بود، را حل کرد.
از آنجا که این الیاف بسیار نازک به طور گسترده‌ای از هم جدا شدند، امواج نور به آسانی از طریق این لایه عبور می‌کند. با این حال پوشش مسی درست مانند یک سیم عمل می‌کند و اجازه می‌دهد که برق آزادانه در آن جریان یابد.تست‌ها نشان می‌دهند که حدود 92 درصد نوری که در یک طرف این لایه قرار می‌گیرد، می‌تواند عبور کند.
تست‌ها نشان می‌دهند که حدود 92 درصد نوری که در یک طرف این لایه قرار می‌گیرد، می‌تواند عبور کند.
سام یون می‌گوید: "این لایه بسیار شفاف است، و به آسانی می‌توانید سمت دیگر آن را ببینید". او یکی از دانشمندان مواد در موسسه فناوری جورجیا در آتلانتا است. دانشمندان مواد می‌توانند مواد جدیدی را طراحی و یا تجزیه و تحلیل کنند. برای به حداقل رساندن عدم شفافیت این لایه، محققان می‌توانند از نقره به عنوان فلز بی اثر استفاده کنند.
تست‌های آزمایشی نشان می‌دهد که این لایه الکترونیکی جدید کاملا انعطاف پذیر است. بعد از اینکه بیش از 1000 بار مورد استفاده قرار گرفت، هنوز هم برق را عبور می‌داد. حتی پس از آنکه تقریبا شش برابر طول اصلی خود کش آورده بود. یون توضیح می‌دهد: اگرچه که به طور کلی کشیده و خم شده بود، اما هیچ یک از الیاف آن تغییر چندانی نکردند.
او می‌گوید این پوشش الکترونیکی در دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شود. علاوه بر استفاده به عنوان یک پوشش الکترونیکی، می‌تواند به عنوان سلول‌های خورشیدی قابل انعطاف نیز استفاده شود. این لایه می‌تواند به عنوان یک سنسور به عنوان پوست مصنوعی مورد استفاده در روبات‌ها و یا اجسام مصنوعی استفاده شود. یا، ممکن است به پوست یک بیمار متصل شود تا جریان‌های الکتریسیته را که اعصاب از طریق پوست عبور می‌دهند را کنترل کند. یون می‌افزاید، این مواد جدید ممکن است حتی برای صفحه نمایش لمسی استفاده شوند.
- اکریلنیتریل همچنین به عنوان وینیل سیانید شناخته می‌شود، این ماده عامل سرطان شناخته شده است که می‌تواند از طریق پوست یا استنشاق مورد جذب قرار گیرد. این ماده بی رنگ، قابل اشتعال، انفجار بوده و بوی ملایمی دارد. این ماده به عنوان یک ماده شیمیایی مورد استفاده در ساخت الیاف اکریلیک و پلیمرهای دیگر (از جمله لاستیک مصنوعی) استفاده می‌شود و به عنوان یک ماده شیمیایی برای کشتن آفات که غلات ذخیره شده را آلوده می‌کنند، شناخته شده است.
برگرفته از سایت ساینس نیوز فور استیودنتس
