ابتكار طريقة جديدة لـ«طباعة» أجهزة قابلة للارتداء «ذاتية الطاقة»
عندما يفكر معظم الناس في الأجهزة القابلة للارتداء، فإنهم يفكرون في شراء الساعات الذكية والنظارات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية وحتى الملابس الذكية. تشترك هذه الأجهزة، وهي جزء من سوق سريع النمو، في شيئين مشتركين: جميعها تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي، وتتطلب جميعها عمليات تصنيع معقدة.
وفي خطوة جديدة ستعزز من نمو ذلك السوق؛ ابتكر الباحثون بجامعة نوتردام طريقة طباعة هجينة مبتكرة؛ تجمع بين الطباعة النفاثة متعددة المواد والطباعة بالبثق – والتي تدمج المواد الوظيفية والهيكلية في منصة طباعة مبسطة واحدة. مكنتهم تلك الطريقة من تطوير جهاز قابل للارتداء يعمل بالكهرباء الانضغاطية أي يعمل بالطاقة الذاتية.
باستخدام عملية الطباعة الهجينة الجديدة، صمم الفريق مستشعرات كهروضغطية قابلة للمط، ومتوافقة مع جلد الإنسان، ودمجوها مع أقطاب كهربائية من أسلاك متناهية الصغر وأغشية سيليكون.
بعد ذلك؛ تم ربط الأجهزة التي طبعها الفريق بمعصم بشري، للكشف بدقة عن إيماءات اليد، وعلى رقبة الفرد، للكشف عن نبضات القلب.
وقال الباحثون إن كلاً من الجهازين لم يستخدم مصدر طاقة خارجياً.
تعد المواد الكهروضغطية من أكثر المواد الواعدة في صناعة الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار القابلة للارتداء لأنها تولد شحنتها الكهربائية من الضغط الميكانيكي المطبق بدلاً من مصدر الطاقة.
ومع ذلك، فإن طباعة الأجهزة الكهروضغطية يمثل تحدياً متمثلاً في وقت وكلفة عملية الطباعة.
ويقول الباحثون إن أكبر ميزة لطريقة الطباعة الهجينة الجديدة هي القدرة على دمج مجموعة واسعة من المواد الوظيفية والهيكلية في منصة واحدة ما يُخفض من وقت الإنتاج وكلفته والطاقة اللازمة لتصنيع الجهاز؛ مع ضمان أداء الأجهزة المطبوعة.
وقال الباحثون إن العناصر الحيوية للتصميم هي مواد ذات بنية نانوية ذات خصائص كهروضغطية، ما يلغي الحاجة إلى للعمليات بعد الصناعية (ككشط وتلميع المواد)، كما أن أقطاب الأسلاك النانوية الفضية قابلة للمط، وهي ميزة تعتبر مهمة للأجهزة القابلة للارتداء المتصلة بالأجسام المتحركة.
