پوست الکترونیکی جدید بدون باتری و حتی زیر آب خودش را ترمیم می‌کند

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور از پوست الکترونیکی جدیدی رونمایی کرده‌اند که می‌تواند آسیب را تشخیص داده و حتی در زیر آب خود را ترمیم کند. این فناوری بدون نیاز به باتری کار می‌کند و قابلیت حس لامسه و تشخیص اجسام را نیز در اختیار ربات‌ها قرار می‌دهد. انتظار می‌رود این نوآوری کاربردهای گسترده‌ای در رباتیک، تجهیزات غواصی و دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند داشته باشد.

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) موفق به توسعه نوعی پوست الکترونیکی هوشمند شده‌اند که علاوه بر حس لامسه و تشخیص اجسام نزدیک، قادر است آسیب‌های واردشده را شناسایی کرده و حتی در شرایط زیر آب، بدون نیاز به مداخله خارجی، خود را ترمیم کند.

این فناوری می‌تواند زمینه‌ساز نسل جدیدی از ربات‌های هوشمند، اندام‌های مصنوعی و تجهیزات پوشیدنی مقاوم برای استفاده در محیط‌های دریایی و صنعتی باشد.

این سامانه که SMES نام دارد، با الهام از عملکرد پوست انسان طراحی شده است. همان‌گونه که پوست انسان می‌تواند لمس و آسیب را تشخیص داده و فرآیند ترمیم را آغاز کند، این پوست الکترونیکی نیز پس از ایجاد پارگی یا سوراخ‌شدگی، محل آسیب را شناسایی کرده و به‌طور خودکار فرآیند بازسازی را آغاز می‌کند.

ساختار این فناوری از لایه‌های انعطاف‌پذیر متشکل از یک ماده لاستیکی خودترمیم‌شونده و رساناهای فلز مایع تشکیل شده است. این ترکیب باعث می‌شود مدارهای الکتریکی پس از آسیب‌های جزئی تنها ظرف چند ثانیه بازیابی شوند و در آسیب‌های شدیدتر نیز حتی در صورت غوطه‌ور بودن در آب، عملکرد کامل خود را پس از مدت کوتاهی دوباره به دست آورند.

یکی از ویژگی‌های برجسته این پوست الکترونیکی، عدم نیاز به باتری یا منبع تغذیه خارجی است. این سامانه انرژی مورد نیاز خود را از طریق القای الکترومغناطیسی تأمین می‌کند؛ همان اصلی که در ژنراتورها و ترانسفورماتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حسگرهای این فناوری می‌توانند نزدیک شدن یا تماس اجسام را با زمان پاسخ‌دهی حدود ۴۱ میلی‌ثانیه تشخیص دهند. همچنین این سامانه پس از بیش از ۱۰ هزار چرخه کاری همچنان عملکرد خود را حفظ می‌کند و حتی پس از ۱۰ روز قرار گرفتن در آب، از جمله آب شور، نیز بدون افت محسوس کارایی به فعالیت ادامه می‌دهد.

پژوهشگران برای ارزیابی عملکرد این فناوری، دو نمونه اولیه کاربردی طراحی کردند. نخستین نمونه، دستکش هوشمند غواصی است که امکان ارسال پیام‌های بی‌سیم از طریق حرکات دست را فراهم می‌کند. هر حرکت از پیش تعریف‌شده، بیانگر پیامی مشخص مانند «همه‌چیز عادی است»، «صعود»، «فرود» یا «نیاز به کمک» خواهد بود. این قابلیت می‌تواند ارتباط میان غواصان را در محیط‌هایی که روش‌های متداول ارتباطی کارایی ندارند، تسهیل کند.

نمونه دوم، یک دست رباتیک مجهز به پوست الکترونیکی است که توانایی برداشتن و جابه‌جایی اجسام در زیر آب را دارد. این ربات به‌طور هم‌زمان سلامت ساختاری پوست خود را نیز پایش می‌کند و در صورت تشخیص آسیب، هشدار صادر کرده و در صورت جزئی بودن صدمه، فرآیند خودترمیمی را به‌صورت خودکار آغاز می‌کند.

اعضای تیم تحقیقاتی معتقدند این فناوری می‌تواند تحول چشمگیری در توسعه ربات‌های نرم، اندام‌های مصنوعی و تجهیزات پوشیدنی هوشمند ایجاد کند؛ به‌ویژه در محیط‌های دریایی، صنعتی و سایر شرایط سخت که تجهیزات الکترونیکی باید در برابر آسیب مقاوم باشند و بدون توقف به فعالیت خود ادامه دهند.

به باور پژوهشگران، این دستاورد مسیر را برای تولید سامانه‌های الکترونیکی هوشمندتر، مقاوم‌تر و مستقل‌تر هموار می‌کند؛ سامانه‌هایی که همانند پوست انسان، قادر به حس کردن، تشخیص آسیب و ترمیم خودکار خواهند بود.