صمم المهندسون نوعًا جديدًا من الأدوات لا يشبه معظم الأجهزة الأخرى. إنه قابل للتمدد ، ورفيع وخفيف جدًا بحيث يمكن لشعر الإنسان أن يرفعه. إنها مصنوعة من مواد رخيصة وغير سامة. يمكن أن تتلاشى أيضًا. بعد شهر في الحمض - حتى خل المطبخ فقط - ذهب الجهاز.
ساعد المهندس الكيميائي Ting Lei في تصميم الابتكار. يعمل في معمل المهندس زينان باو في جامعة ستانفورد بكاليفورنيا. يقول لي:"نحن نركز على أجهزة استشعار منخفضة التكلفة للإلكترونيات المرنة". منذ حوالي خمس سنوات ، كانت مجموعة باو تدرس المواد التي يمكن أن تتحلل بشكل طبيعي.
يرى الباحثون العديد من الاستخدامات لمثل هذه التكنولوجيا. على سبيل المثال ، يمكن للعلماء بناء أجهزة استشعار لقياس الحرارة أو الرطوبة في الغابات النائية. العديد من أنواع التربة حمضية. لذلك عندما ينتهي العلماء من أخذ القياسات ، فإن أجهزة الاستشعار الخاصة بهم سوف تتفكك وتتحلل بشكل طبيعي في التربة. أو يمكن للأطباء زرع أجهزة طبية تستخدم هذه التكنولوجيا في المرضى. لن يحتاج المرضى لعملية جراحية لإزالة الأجهزة. بدلا من ذلك ، فإن أجسادهم ببساطة تمتصهم.
يقول Huanyu Cheng أن هذا العمل الجديد يُظهر أنه من الممكن صنع إلكترونيات أقل سمية للبيئة. وهو عالم مواد في جامعة ولاية بنسلفانيا في ستيت كوليدج. على الرغم من أنه لم يعمل على البحث الجديد ، إلا أنه يصمم أيضًا أجهزة قابلة للذوبان. يقول تشنغ إن المستشعرات الإلكترونية والأجهزة الأخرى المصنوعة بهذه الطريقة ستكون "أكثر خضرة." وبهذا ، يعني أنها ستكون أكثر صداقة للبيئة.
بناء دائرة قابلة للذوبان
لإثبات التكنولوجيا الجديدة ، قام Lei وفريقه ببناء ترانزستور قابل للتمدد. يتحكم الترانزستور في تدفق التيار في الإلكترونيات. استخدم العلماء الحديد لبناء الجزء الموصّل للجهاز. يتواجد الحديد بشكل طبيعي ولن يسبب تلوثًا ضارًا عند تعطل الجهاز. يعتبر الحديد أيضًا صديقًا للبيئة أكثر من الذهب ، والذي تم استخدامه في إلكترونيات أخرى قابلة للتمدد.
ومع ذلك ، لم يكن بناء الدائرة هو الجزء الصعب. كان على الباحثين العثور على بعض المواد التي يمكن أن تربط الدائرة ببعضها البعض ثم تتفكك لاحقًا في الحمض. تعتمد العديد من الأجهزة الإلكترونية المرنة على البوليمرات. البوليمر مادة مصنوعة من سلاسل طويلة من جزيئات متطابقة. نظرًا لإمكانية ثني البوليمرات وتمتد ، فهي مثالية للإلكترونيات التي تحتاج إلى الثني.
لكن "لي" وفريقه لم يريدوا أي بوليمر قديم. لقد أرادوا نوعًا يذوب في شيء بسيط مثل الخل.
قبل عامين ، توصلوا إلى وصفة. بدأوا في صنع بوليمر من imines (IH-meens). هذه مركبات كيميائية مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط مزدوجة بين ذرات الكربون وذرات النيتروجين. الروابط تبقى قوية في الماء ، لكنها تنهار في الحمض. كان بوليمر imine مثاليًا لـ Lei وفريقه.
كانت آخر قطعة من اللغز عبارة عن مادة تجمع الجهاز بأكمله معًا. استخدم الباحثون السليلوز. هذه هي المادة الليفية في النباتات والأشجار (وتستخدم لصنع الورق).
وضع الفريق كل هذه القطع معًا لصنع أول جهاز إلكتروني يمكن أن يتحلل إلى مكونات صديقة للبيئة. قدموا الترانزستور الخاص بهم في 16 مايو وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . كما أظهر الباحثون أن الجهاز يمكنه توصيل الكهرباء.
يمكن للإلكترونيات التي تتعطل أن تساعد في حل مشكلة متنامية. في جميع أنحاء العالم ، يضيف الناس حوالي 41 مليون طن متري (45 مليون طن قصير) من النفايات الإلكترونية إلى مكبات النفايات كل عام. وهذا المبلغ آخذ في الازدياد. ولكن إذا تم حل أحد الأجهزة ، فلن يؤدي ذلك إلى تفاقم المشكلة.
يقول لي إنك ربما لن ترى التكنولوجيا الجديدة لفريقه في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. إنه لا يعمل بشكل جيد مثل الترانزستورات في تلك الأجهزة الآن. ولكن يمكن لهذه التقنية أن تعمل مع الأدوات التي لا تحتاج إلى قدر كبير من الطاقة - مثل مستشعرات الغابات أو الأجهزة الطبية المزروعة.
يقول:"هدفنا هو التركيز على أجهزة استشعار صغيرة ومنخفضة التكلفة ومرنة".
هذه واحدة من سلسلة تقدم أخبارًا عن التكنولوجيا والابتكار ، والتي أصبحت ممكنة بفضل الدعم السخي من مؤسسة Lemelson.
