طراحی قطعات الکترونیکی با قابلیت کشش و پیچش


New Page 1

جیژو سونگ استاد دانشکده مهندسی دانشگاه میامی به همراه
پروفسور جان راجرز از دانشگاه ایلینویز و پروفسور یونگان هوانگ از دانشگاه
نورث وسترن طراحی جدیدی برای قطعات الکترونیکی با قابلیت کشش ارائه
داده‌اند که می‌توانند بدون کاهش عملکردهای الکترونیکی‌شان، به دور شکل‌های
مختلف پیچیده شوند.

این راهبرد طراحی مکانیکی جدید مبتنی بر مواد نیمه‌رسانایی است که
کشش‌پذیری بسیار بالایی (140 درصد) داشته و همانند در بطری بازکن، از
قابلیت پیچش بسیار زیادی (همراه با فاصله کم پیچش‌ها به میزان 90 پیچ در هر
سانتی‌متر) برخوردارند. از کاربردهای بالقوه این طراحی جدید می‌توان به
ابزارهای الکترونیکی برای دوربین‌های چشمی، دستکش‌های هوشمند جراحی،
بخش‌های مختلف بدن، بال‌های هواپیما، صفحات پشتی نمایشگرهای بلور مایع، و
ابزارهای زیست‌پزشکی اشاره کرد.

سونگ می‌گوید: «این طراحی توجه زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا با
استفاده از فناوری‌های موجود نمی‌توان قطعاتی با شکل‌های پیچیده ایجاد کرد
که هنگام کشیده شدن، فشرده شدن، خم شدن، پیچ خوردن و سایر انواع تغییر
شکل‌های شدید مکانیکی، عملکرد خود را حفظ می‌کنند».

راز این طراحی در جزیره‌های سیلیکونی است که ابزارها و مدارات فعال روی
آنها ساخته می شوند. این جزیره‌ها یک بستر پیش‌کششی الاستومری ایجاد
می‌کنند که به صورت شیمیایی پیوند یافته‌اند. رها کردن این کشش اولیه باعث
می‌شود اتصالات فلزی روی مدارات خم شده و ساختارهای قوسی شکلی ایجاد
نمایند؛ این اتصالات قوس‌مانند، تغییر شکل‌های اعمال‌شده روی ابزار را خنثی
نموده و بدون ایجاد تغییرات عمده در ویژگی‌های الکتریکی آن، قابلیت کشش
ابزار را افزایش می‌دهند. طراحی توری نانوصفحه‌ای نامی است که برای این نوع
طراحی انتخاب کرده‌اند.

این مطالعه روی جلد شماره دسامبر مجله Proceedings of National Academy of
Science معرفی شده و در بخش خاصی از این مجله به نام «در این شماره
می‌خوانید» منتشر شده است. در این مقاله یک سیستم طراحی جدید معرفی شده است
که می‌توان آن را در جهت‌های مختلف یا ترکیبی از جهت‌ها تا حد زیادی کشیده
یا فشرده ساخت، به نحوی که حتی در وضعیت تغییر شکل بسیار زیاد نیز
ویژگی‌های الکتریکی ابزار مستقل از میزان کشش باقی می‌ماند. این نوع از
طراحی می‌تواند موجب توسعه کاربردهای جدیدی شود که با روش‌های موجود
امکان‌پذیر نیستند.

عنوان مقاله منتشر شده عبارت است از:

“Materials and Noncoplanar Mesh Designs for Integrated Circuits with
Linear Elastic Responses to Extreme Mechanical Deformations”