قطعات الکترونیک چطور خاصیت کشسانی می یابند؟ • عسل فردا

امام حسین (ع) : بخشنده ترین مردم کسی است که در هنگام قدرت می بخشد.
سه شنبه ۲۶ دی ۱۳۹۶

قطعات الکترونیک چطور خاصیت کشسانی می یابند؟

قطعات و مدارهای الکترونیکی از دوران ابرکامپیوتر ۲۵ تنی انیاک با ابعاد ۶۳ متر مربعی اش که در سال ۱۹۵۶ میلادی پای به عرصه وجود گذاشت تا به امروز راهی طولانی را طی کـــرده اند. اما با وجود دستاوردهای فوق العاده ی دانشمندان در کوچک سازی کامپیوترها، حتی ظریف ترین نمونه های تولیدی آنها نیز با موادی دشوار و محکم ساخته انجام گرفتند که عموما فاقد کاهشین انعطاف پذیری بودند.

در سال های اخیر، پیشرفت های زیادی در زمینه تکنولوژی شکل گرفت و علم متالوژی و تکنیک های تولیدی به نقطه ای رسید که هستفاده از مدارها و قطعات کشسان در دستگاه های پزشکی، لباس های هوشمند ورزشی و تجهیزات دریافت انرژی خورشیدی را ممکن ساخت.

به لطف همین پیشرفت ها، محققان مختلف به روش های گوناگونی برای ساخت تجهیزات الکترونیکی کشسان دست پیدا کـــردند که در ادامه برخی از آنها را با شما به اشتراک می گذاریم.

دانشگاه Purdue

مهندسان دانشگاه Purdue اما با کمک نوعی چرخ خیاطی ابتدایی و سیم های معمولی، تکنیک نه تعدادان پیشرفته ای را ابداع کـــردند تا محصولی به نام «اتصالات فوق کشسان» بساخانومد که می توانست تا پانصد درصد طول نخستیه اش کش آمده و سپس به ابعاد نخستیه اش برگردد.

برای این منظور دانشمندان نوعی نخ حلال در آب را درون چرخ قرار داده تا با کمک آن سیم را به صورت زیگ زاگ در آوردند. از آنجا که نمی توان به سادگی سیم را به مواد پلهستیکی دوخت دانشمندان تکنیکی را ابداع کـــردند تا در مقابل سیم مورد بحث را به صفحه ای از پلی اتیلن ترفتالات متصل کنند (از این ماده در ساخت پروژکتورها مورد هستفاده در کلاس های درس هستفاده می گردد).

بعد از آنکه سیم به صفحات متصل انجام گرفت نوعی ماده الهستومر لهستیکی روی صفحه ریخته می شود تا با هم با تغییر شکلش به حالت جامد سیم را در بربگیرد. در ادامه نیز دانشمندان آب گرم را به روز سطح ریختند تا نخ حل انجام گرفته و صفحه پلی اتیلن از ماده لهستیکی که سیم را نگه می دارد جدا شود.

دانشگاه Drexel

belly band 20140521 1634108384 - قطعات الکترونیک چطور خاصیت کشسانی می یابند؟

در دانشگاه Drexel نیز تیمی از مهندسان و طراحانی نوعی کمربند نرم و انعطاف پذیر را تولید کـــردند که حول شکم مادران باردار کش می آمد و می توانست انقباضات رحمی آنها را تشخیص دهد. دانشمندان برای ساخت این کمربند فولاد ضد خانومگ یا رشته های نقره را به مرکز آن وصله کـــرده بودند که در اصل نقش نوعی آنتن را ایفا می نمودند و سیگنال ها را از یک تگ RFID که به پارچه دوخته انجام گرفته بود به یک پایگاه اصلی انتقال می دادند. با هم با کش آمدن کمربند همراه با انقباضات بدن مادر فرکانس هریک از امواج رادیویی هم تغییر می کـــرد و امکان اندازه گیری انقباضات فراهم می انجام گرفت.

دانشگاه ایلینوی

دانشمندان متالوژی دانشگاه ایلینوی آمریکا نیز دو روش برای ساخت مدارهای کشسان با کمک سیلیکون پیدا کـــردند که در اصل ماده ای دشوار هست.

در روش نخست آنها باید سیلیکون را به ضخامت تنها ۱۰۰ نانومتر برش می دادند و سپس آن را روی ماده لهستیکی که پیشتر کش آمده بود قرار میدادند. تایمی لهستیک جمع می انجام گرفت سیلیکون هم خم می انجام گرفت اما نمی شکست و از آن به بعد می انجام گرفت آن را به هر جهتی کشید و با هم خواص رسانایی اش را هم حفظ نمود.

در روش دوم که به آن روش سیلیکون-جزیره نقل کرد می انجام گرفت قطعات مربعی کوچک از سیلیکون با برش های منعطفی از سیم های فلزی که قابلیت کشیده انجام گرفتن و خم انجام گرفتن داشتند به یکدیگر متصل می گردید.

20110312 tqp002 - قطعات الکترونیک چطور خاصیت کشسانی می یابند؟

همان تیم از محققان که پیشتر اشاره کـــردیم موفق انجام گرفتند محصولی را بساخانومد که می توانست عنوان نخستین باتری قابل شارژ و کشسان لیتیومی یونی دنیا را به خود اختصاص دهد. آنها این باتری را با قرار دادن صفحات منعطفی از کاتد لیتیوک کبالت دی اکسید و آنود لیتیوم تیتانیوم اکسید بین لهستیک های سیلیکونی نرم توسعه دادند.

lipomi stretchable solar cell - قطعات الکترونیک چطور خاصیت کشسانی می یابند؟

دانشگاه کالیفرنیا

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در سندیگو نیز هم اکنون روی ساخت دستگاه هایی کار می کنند که در سطح مولکولی کشسان هستند و برای این منظور تلاش دارند ساختار مولکولی پلیمرها را ابداًح کـــرده تا مواد لهستیکی نیمه رسانا از آن بساخانومد.

دانشگاه میشیگان

و در انتها به دانشگاه میشیگان می رسیم که تیمی از محققان در آن نانوذراتی از طلا را درون پلی اورتان کار گذاشتند و ماده ای ساختند که حتی با کشیده انجام گرفتن شش برابری نسبت به طول نخستیه اش هم باز رسانا می ماند.

دیجیاتو