بالنسبة للبعض، يمكن العثور على الإلهام في التفاصيل اليومية غير الملحوظة. يقول فريق من الباحثين الذين درسوا الملصقات المتقشرة من النوافذ إن ما لاحظوه يمكن أن يؤدي إلى طريقة جديدة للتحكم بدقة في تصنيع الإلكترونيات القابلة للتمدد.
بالنسبة للبعض، يمكن العثور على الإلهام في التفاصيل اليومية غير الملحوظة. يقول فريق من الباحثين الذين درسوا الملصقات المتقشرة من النوافذ إن ما لاحظوه يمكن أن يؤدي إلى طريقة جديدة للتحكم بدقة في تصنيع الإلكترونيات القابلة للتمدد.
عرض توضيحي للفصل - ينفصل الشريط عن السطح ويشكل بثورًا ذات حجم موحد ومسافات متباعدة (مصدر الصورة: دونا كوفيني)
دراسة منشورة في النسخة الإلكترونية من مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS) يقدم هذا الأسبوع نهجًا جديدًا لتصميم دوائر قابلة للتمدد من شأنها تمكين الأجهزة الإلكترونية الأجهزة التي سيتم دمجها في الملابس، وشاشات العرض القابلة للانحناء، والقفازات الجراحية، وغيرها من المواد المرنة. ستكون الأسلاك في الدوائر أقل عرضة للتلف بسبب التفاف المادة وتشوهها، مما يحل تحديًا هندسيًا أعاق تطوير الإلكترونيات المرنة.
يقول بيدرو ريس، مدرس الرياضيات التطبيقية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي لورقة PNAS: "إنه شيء موجود حولك طوال الوقت، ولكن إذا نظرت إليه بطريقة مختلفة، يمكنك رؤية شيء جديد".
معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا البند الأخبار يكتب أن فريق البحث، الذي يضم واحدًا من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، لم يكن لديه إلكترونيات قابلة للتمدد في الاعتبار عندما لقد أطلقوا المشروع، لكنهم ركزوا بدلاً من ذلك على تحليل التجاعيد والتصفيحات ملصقات. تعتبر البثور الصغيرة التي تظهر في الملصقات الملصقة على نوافذ السيارات مثالاً شائعًا على هذا التصفيح.
إذًا كيف يساعد تفكيك الملصقات في الدوائر القابلة للانحناء؟ حسنًا، قبل أن نصل إلى ذلك، علينا أن نأخذ في الاعتبار سببين من أسباب التصفيح. أولاً، يحدث ذلك عندما يكون لديك معدلات مختلفة من التمدد الناجم عن الحرارة بين الطبقة الرقيقة والسطح التي تعلق بها، مثل البثور التي تتشكل في الملصقات التي تعلق على النافذة عند التعرض لها ضوء الشمس. ثانيا، يمكن أن يؤدي ضغط السطح أيضا إلى التصفيح. عندما يتم ضغط السطح، ينحني الفيلم معه حتى يصل إلى حد معين من الطاقة، ثم ينفجر بعيدًا عن السطح، مكونًا بثورًا صغيرة.
يكتب معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "أجرى الباحثون تجارب محكمة لتمديد وضغط الأسطح بأغشية رقيقة متصلة بها، وقاسوا أبعاد البثور الناتجة. ومن خلال بياناتهم التجريبية، طور الفريق نظرية لشرح تكوين وحجم وتطور الكائن الحي بثور." في الفيديو أدناه، يتم ضغط سطح (وردي) حتى ينفصل الشريط البرتقالي المتصل به، تشكيل بثور. (الفيديو مقدمة من بيدرو ريس.)
ماذا وجدوا بالضبط؟ وجد الفريق أن حجم البثرة يعتمد على مرونة الفيلم والركيزة وقوة الالتصاق بينهما. يسمح لهم نموذجهم بالتنبؤ بحجم البثور التي ستتشكل في ظل ظروف معينة. وهذا بدوره يُخضع التحديد للتحكم الدقيق عن طريق تغيير قوة الالتصاق والخصائص المرنة للفيلم والأسلاك.
"أدرك الباحثون أنه من خلال إنشاء أسطح مصفحة عمدا، يمكنهم تصميم أجهزة تسمح للأسلاك المتصلة بالسطح بالتحرك مع المادة دون أن تنكسر. إذا كانت الأسلاك مفصولة جزئيًا بالفعل عن المادة، فلن تنكسر تحت الضغط الناتج عن التواء وتمدد الركيزة،" كما كتب المقال.
تشير الدراسة الجديدة إلى أن استخدام مواد رقيقة للغاية ومرنة ولكنها قوية مثل الجرافين هم المرشحين المثاليين للتطبيقات الإلكترونية القابلة للتمدد.
تم تمويل هذا العمل من قبل برنامج EU-NEST (العلوم والتكنولوجيا الجديدة والناشئة) والوكالة الوطنية الفرنسية للبحث.