مهندسان در دانشگاه کالیفرنیا از نانوسیم‌های نیمه‌رسانا یک ماده الکترونیکی حساس به فشار ساخته‌اند که می‌توان از آن برای طراحی یک پوست مصنوعی الکترونیکی، استفاده کرد. پوست ساخته شده از این ماده، می‌تواند اشیاء را لمس کند و در واقع حس لامسه دارد. ساخت پوست مصنوعی یک پیشرفت مهم در حرکت به سمت ربات‌های نسل آینده و اندام‌های مصنوعی است.
ساخت پوست مصنوعی از نانوسیم‌ها
مهندسان در دانشگاه کالیفرنیا از نانوسیم‌های
نیمه‌رسانا یک ماده الکترونیکی حساس به فشار ساخته‌اند که می‌توان از آن
برای طراحی یک پوست مصنوعی الکترونیکی، استفاده کرد. پوست ساخته شده از
این ماده، می‌تواند اشیاء را لمس کند و در واقع حس لامسه دارد. ساخت پوست
مصنوعی یک پیشرفت مهم در حرکت به سمت ربات‌های نسل آینده و اندام‌های
مصنوعی است.
علی جاوی، رهبر این گروه تحقیقاتی، گفت: انسان‌ها معمولاً می‌دانند که
چگونه یک تخم‌مرغ شکننده را نگه دارند که شکسته نشود. اگر ما بخواهیم یک
ربات بسازیم که بتواند برای مثال ظرف‌های آشپزخانه را جابجا کند، باید
مطمئن شویم که ظرف‌های شیشه‌ای طی این فرآیند نمی‌شکند. همچنین ما می‌خواهیم
که این ربات قادر باشد که ظرف غذا را بدون ریختن محتویات آن محکم بگیرد و
جابجا کند.
هدف دراز مدت برای این‌گونه ربات‌ها این
است که دارای پوست مصنوعی الکترونیکی باشند که حس لامسه دارد و اشیاء را
لمس می‌کند. از این پوست مصنوعی می‌توان در اندام‌های مصنوعی نیز استفاده
کرد. برای ساخت چنین پوستی لازم است که در مجتمع ساختن حسگرهای الکترونیکی
با سیستم عصبی بشر، پیشرفت مهمی صورت گیرد.
علی جاوی توضیح می‌دهد که مشکلی که وجود دارد این است که مواد آلی نیمه‌رسانای
خوبی نیستند و مواد معدنی از قبیل سیلیکون نیز انعطاف‌پذیر نیستند. اما
اخیراً نشان داده شده است که نانوسیم‌های مواد معدنی می‌توانند انعطاف‌پذیری
بالایی داشته باشند.
این محققان کار خود را با رشد نانوسیم‌های ژرمانیوم- سیلیکون روی یک ظرف
استوانه‌ای شکل شروع کردند. این ظرف سپس روی یک بستر چسبناک غلتانده شد.
بستر استفاده شده یک فیلم پلی‌ایمیدی بود، اما این پژوهشگران گفتند که از
مواد دیگری از قبیل دیگر پلاستیک‌ها، کاغذ یا شیشه نیز می‌توان استفاده کرد.
با غلتاندن این ظرف استوانه‌ای، نانوسیم‌ها به طور منظم روی بستر ترسیب یا
چاپ می‌شوند و پایه‌ای تشکیل می‌دهند که از آن می‌توان صفحات انعطاف‌پذیر و
نازکی از مواد الکترونیکی ساخت.
شرح شماتیکی از یک پوست الکترونیکی مصنوعی با محیط ماتریسی فعال نانوسیمی، پوشش‌دهنده‌ی
یک دست. این تخم‌مرغ شکننده عملکرد این افزاره را برای کاربردهای رباتیکی و اندام
مصنوعی شرح می‌دهد.
این مهندسان برای این
پوست مصنوعی الکترونیکی این نانوسیم‌ها را روی یک ماتریس مربعی ۱۸ در ۱۹
پیکسلی که اندازه هر ضلع آن ۷ سانتی‌متر بود، چاپ کردند. هر پیکسل شامل یک
ترانزیستور ساخته شده از نانوسیم‌های نیمه‌رسانا بود. سپس برای ایجاد
عملکرد حسگری، ترانزیستورهای نانوسیمی با قرار دادن یک لاستیک حساس به فشار
روی انتهای‌شان، مجتمع شدند. این ماتریس برای عمل کردن نیاز به ولتاژی کمتر
از ۵ ولت دارد.
این محققان توانایی این پوست مصنوعی را برای شناسایی گسترده‌ای از فشار بین
۰ تا ۱۵ کیلوپاسکال را نشان دادند. این گستره با نیرو‌های استفاده شده برای
فعالیت‌های روزانه‌ای از قبیل تایپ کردن و نگه‌داشتن اشیاء قابل مقایسه است.
این دانشمندان نتایج خود را در مجله‌‌ی Nature Materials منتشر کرده‌اند.
