اختصاصی بسپار/پژوهش مشترک دانشگاههای کمبریج، هنگکنگ و کویینمِری لندن در چاپ سهبعدی راه را برای نسل تازهای از ابزارهای هوشمند باز میکند
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر مدادهایی که ضربان قلب را اندازه میگیرند، انبردستهایی که خستگی عضله را تشخیص میدهند، یا دستهای رباتیکی که «حس لامسه» دارند — همگی با استفاده از فناوری جدید چاپ سهبعدی برای ریزالیافهای رسانای فوقنازک ممکن شدهاند.
این روش نوآورانه توسط گروهی از پژوهشگران دانشگاه کمبریج، با همکاری دانشگاه علم و فناوری هنگکنگ (HKUST GZ) و دانشگاه کویینمری لندن توسعه یافته است. هدف این پروژه، تلفیق زیست فناوری و اشیای روزمره برای ایجاد نسل تازهای از ابزارهای هوشمند و تعاملی است.
ریزالیافهای رسانا؛ حسگرهایی در دل اشیای معمولی
در این روش، ریزالیافهای ترانمایی از جنس بسپار PEDOT:PSS بهصورت مستقیم و در یک مرحله، با چاپ سهبعدی روی سطوح مختلف مانند شیشه، پلاستیک یا چرم چاپ میشوند — درست در همان نقاطی که حسگر یا اتصال الکترونیکی نیاز است.
این الیاف نازکتر از موی انسان، قادرند سیگنالهای قلبی (ECG) و فعالیت عضلانی سطحی (sEMG) را بهصورت لحظهای ثبت کنند. در یکی از آزمایشها، شبکهای از ۴۰۰ ریزالیاف رسانا روی انگشت یک ربات چاپ شد و در تماس با انگشت انسان، سیگنالهای ECG را با دقت بالا اندازهگیری کرد. نتیجه: اشیای عادی میتوانند به زیستحسگرهای دقیق تبدیل شوند.
رباتها و ابزارهایی که حس میکنند
پژوهشگران همین فناوری را روی ابزارهای سادهای مانند مداد و دستهی انبردست به کار گرفتند. این ریزالیافها هنگام نوشتن یا فشردن دسته، سیگنالهای عضلهی شست کاربر را ثبت کردند — بدون هیچ سیم یا حسگر حجیمی.
به گفتهی پژوهشگر گروه Biointerface در دانشگاه کمبریج، «چنین پوستهای الکترونیکی موقتی میتوانند به رباتها و اندامهای مصنوعی کمک کنند تا تعامل طبیعیتری با انسان داشته باشند و حس لامسه را شبیهسازی کنند.»
از مراقبت خانگی تا ایمنی صنعتی
کاربردهای این فناوری بسیار گسترده است:
• پایش سلامت در منزل: ابزارهای خانگی یا رباتها که بدون حسگر جداگانه، فعالیت قلب را بررسی میکنند.
• پاسخ اضطراری: رباتهایی که در محل حادثه علائم حیاتی مصدومان را اندازهگیری میکنند.
• ایمنی محیط کار: ابزارهایی که خستگی یا فشار عضلانی کارگران را تشخیص میدهند.
• رباتهای همکار: تنظیم رفتار ربات بر اساس وضعیت جسمی یا تنش های روانی انسان.
در تمام این موارد، ریزالیافهای چاپشده دادههای زیستی را بهصورت پیوسته و بدون تماس مستقیم منتقل میکنند، در حالی که وزن و کارایی اشیا حفظ میشود.
الکترونیک پایدار و قابلاستفاده دوباره
الکترودهای ریز الیاف چاپشده ماندگاری زیادی دارند اما در عین حال بهراحتی پاک میشوند و اثری روی سطح باقی نمیگذارند که مزیتی مهم برای زیست پایداری و استفادهی دوباره محسوب می شود.
به گفته پروفسور شری هوانگ، سرپرست گروه Biointerface: «رویکرد ما برای افزودن کارکردهای الکترونیکی سفارشی به اشیای موجود، گامی در جهت آیندهای پایدار با عنوان Fibre-of-Things است — آیندهای که در آن، فناوری زیستی و طراحی روزمره در هم میآمیزند و کاربردهای تازهای در پزشکی، درمان و فناوری پوشیدنی خلق میشود.»
