نانوسیم‌های چنبره‌ای در الکترونیک کشسان

پژوهشگرانی از دانشگاه ایالت کارولینای شمالی توانستند اولین سیم‌پیچ نانوسیم سیلکونی را بر روی یک زیرلایه کشسان، که می‌تواند تا دو برابر اندازه اولیه‌اش کش بیاید، بسازند. این فناوری را می‌توان در افزاره‌های الکترونیکی کشسان داخل لباس‌ها، افزاره‌های پایش سلامتی قابل کاشت در بدن، و کاربردهای بسیار دیگری استفاده کرد.

پژوهشگرانی از دانشگاه ایالت کارولینای
شمالی توانستند اولین سیم‌پیچ نانوسیم سیلکونی را بر روی یک زیرلایه کشسان،
که می‌تواند تا دو برابر اندازه اولیه‌اش کش بیاید، بسازند. این فناوری را
می‌توان در افزاره‌های الکترونیکی کشسان داخل لباس‌ها، افزاره‌های پایش
سلامتی قابل کاشت در بدن، و کاربردهای بسیار دیگری استفاده کرد.

یکی از پژوهشگران به نام دکتر یانگ ژو می‌گوید: “به منظور خلق الکترونیک
کشسان، شما مجبورید که الکترونیک را روی یک زیرلایه کشسان قرار دهید، ولی
خود مواد الکترونیکی نیز صلب و شکننده هستند. ایده ما این بود که مواد
الکترونیکی درست کنیم که قابل تبدیل به سیم‌پیچ باشند و بدون اینکه خواص
الکتریکی‌شان تحت تأثیر قرار گیرد، قابلیت کشسانی را بهبود دهند.
 

این گروه پژوهشی اولین سیم‌پیچ نانوسیم سیلکونی را روی زیرلایه‌ای که می‌تواند تا
دو برابر طول اولیه‌اش کش بیاید، ساختند.
سایر پژوهشگران از مواد الکترونیکی “قابل
چین خوردنی” که موج‌دار هستند و می‌تواند مانند ساز آکاردئون کش بیایند،
استفاده کرده‌اند. با اینحال، ژو می‌گوید، بیشترین کرنش در ساختارهای موجی
در مکان‌های جایگزیده‌ای از موج – مانند فرورفتگی‌ها و برآمدگی‌ها – رخ می‌دهد.
همینکه در یکی از این مکان‌های جایگزیده گسیختگی حاصل از کرنش پیش آید، کل
ساختار خراب می‌شود.

گروه ژو، یک زیرلایه لاستیکی تحت کرنش قرار داده و از مقادیر بسیار ویژه‌ای
از تابش فرابنفش و ازن برای تغییر خواص مکانیکی آن استفاده کرد و سپس
نانوسیم‌های سیلکونی را روی این زیرلایه قرار داد. با آزاد شدن کرنش،
نانوسیم‌ها تشکیل یک سیم‌پیچ دادند. سایر پژوهشگران نیز قادر به ساخت سیم‌پیچ‌ها
از نانوسیم‌های آزاد بوده‌اند ولی هنوز نتوانسته‌اند این سیم‌پیچ‌ها را به
طور مستقیم در یک ساختار کشسان مجتمع کنند.

ژو می‌گوید: “اگرچه خواص مکانیکی این سیم‌پیچ‌های جدید به آنها اجازه می‌دهد
که ۱۰۴ درصد نسبت به طول اولیه‌شان کش بیایند، ولی کارآیی الکتریکی آنها
نمی‌تواند به طور قابل اعتمادی همچنان برقرار باقی بماند، زیرا فاکتورهایی
مانند مقاومت تماسی تغییر می‌کنند و همچنین خرابی الکترودها پیش می‌آید. ما
در حال بهبود دادن قابلیت اعتماد کارآیی الکتریکی آنها تا بیشینه کشسانی
مکانیکی، که با توجه به تحقیق ما بیش از ۱۰۰ درصد است، هستیم. “

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان “چین‌خوردگی سه
بعدی کنترل‌شده نانوسیم‌های سیلیکونی برای الکترونیک قابل کشسان” در مجله‌ی
ACS Nano منتشر کرده‌اند.