الحبر الإلكتروني الثوري: أجهزة مصنوعة من مادة صلبة وناعمة!

الحبر الإلكتروني الثوري: أجهزة مصنوعة من مادة صلبة وناعمة!

تمكن الباحثون من تطوير نوع مبتكر من "الحبر الإلكتروني" الذي يجعل من الممكن طباعة دوائر إلكترونية يمكنها تغيير صلابتها. يمكن أن تشكل هذه التقنية الجديدة الأساس لتطوير أجهزة مبتكرة يمكنها التبديل بين الأشكال الصلبة واللينة حسب الاستخدام. عالي العلوم الحية يحتوي الحبر على مزيج من الغاليوم، وهو معدن صلب في درجة حرارة الغرفة ولكنه يذوب تحت درجة حرارة الجسم (98.6 درجة فهرنهايت / 37 درجة مئوية)، ومذيب قائم على البوليمر يتحلل عند تسخينه بلطف.

نتيجة هذا البحث هي مادة مستقرة وقابلة للطباعة وتصبح موصلة عند تسخينها. يمكن أن يكون لها خصائص بلاستيكية ومطاطية. وهذا يفتح إمكانيات جديدة للأجهزة الطبية والروبوتات المرنة والإلكترونيات الشخصية. وأوضح جاي وونغ جيونغ، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ الهندسة الكهربائية في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST)، أن هذه التكنولوجيا يمكنها التغلب على القيود الحالية للإلكترونيات التقليدية، والتي تكون إما صلبة مثل الهواتف الذكية أو ناعمة مثل الأجهزة القابلة للارتداء.

طرق التصنيع المبتكرة

أحد العناصر الأساسية في البحث هو عملية تشتيت جزيئات الغاليوم المجهرية في مصفوفة بوليمر باستخدام ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO). عند تسخينه بلطف، يتحلل DMSO ويخلق بيئة حمضية قليلاً تزيل طبقة الأكسيد من جزيئات الغاليوم. وهذا يسمح للجزيئات بالذوبان وتشكيل شبكات موصلة. يمكن للحبر الجديد طباعة ميزات صغيرة يصل حجمها إلى 50 ميكرون وتغيير خصائصها حتى نسبة تغير في الصلابة تبلغ 1465، مثل إنستوكين ذكرت.

بالإضافة إلى تطبيقه الواعد لصنع دوائر يمكنها التبديل بين الصلبة والناعمة، فقد تم تطوير الحبر أيضًا للدوائر متعددة الطبقات. يمكن لهذه الطريقة الجديدة أن تُحدث ثورة في تطوير الأجهزة التي يمكنها التكيف مع الظروف المختلفة، مما يفتح نطاقًا واسعًا من إمكانيات الارتداء والتطبيقات الطبية والروبوتات.

تطبيقات عملية

لقد طور الباحثون بالفعل نموذجين أوليين للعمل. يظل جهاز الرعاية الصحية القابل للارتداء جامدًا في درجة حرارة الغرفة ويصبح طريًا عند ملامسته للجلد. مثال آخر هو زرعة دماغية مرنة تظل صلبة أثناء الجراحة وتلين في الدماغ لتقليل التهيج والالتهاب. توضح هذه التطبيقات قدرة الحبر المبتكر على تحسين سلامة ورفاهية المستخدمين.

إن القدرة على استخدام هذا الحبر مع تقنيات التصنيع الشائعة مثل طباعة الشاشة والطلاء بالغمس تمهد الطريق أيضًا للأجهزة الإلكترونية المطبوعة ثلاثية الأبعاد وواسعة النطاق في المستقبل. يُظهر التطوير الناجح لهذه التقنية أنه من الممكن التغلب على تحديات الطباعة باستخدام المعدن السائل من خلال أساليب جديدة ومبتكرة.