پژوهشگران ساختاری ارائه کرده‌اند که در عین حال که انرژی مورد نیاز خود را تامین می‌کند، قابلیت حسگری داشته و می‌تواند شرایط خود را نیز رصد کند.
تولید ماده‌ای با قابلیت هم‌زمان تامین انرژی و حسگری
از بزرگترین پل‌ها گرفته تا کوچکترین کاشت‌های پزشکی، حسگرها در همه جا وجود دارند و دلیل خوبی هم دارد: توانایی درک و نظارت بر تغییرات قبل از اینکه به مشکل تبدیل شوند می‌تواند باعث صرفه‌جویی در زندگی شود.
برای مقابله بهتر با این تهدیدات احتمالی، آزمایشگاه نظارت و آزمایش ساختاری هوشمند (iSMaRT) در دانشکده فنی مهندسی دانشگاه پیتسبورگ سوانسون دسته جدیدی از مواد را طراحی کرده است که هم محیط حسگر و هم نانوژنراتور را با هم یکجا دارد. این فناوری آماده ایجاد انقلابی در مواد چند منظوره است.
براساس مقاله‌ای که پژوهشگران در مجله Nano Energy به چاپ رساندند، یک سیستم شبه‌ماده جدید ساختند که بهعنوان حسگرِ خود عمل کرده و اطلاعات مهمی در مورد فشار و تنش‌های موجود در ساختار آن را ضبط و ارسال می‌کند. این به اصطلاح «شبه‌ماده خودآگاه» انرژی مورد نیاز خود را تولید می‌کند و می‌تواند برای طیف وسیعی از کاربردهای حسگری و نظارت مورد استفاده قرار گیرد.
ابتکاری‌ترین وجه این کار، مقیاس‌پذیری آن است؛ معماری این فناوری به‌گونه‌ای است که هم در مقیاس نانو و هم در مقیاس بزرگ کار می‌کند.
امیر علوی، استادیار مهندسی عمران و مهندسی زیستی و مدیر آزمایشگاه iSMaRT می‌گوید: «تردیدی نیست که مواد نسل بعدی باید چند منظوره، تطبیق‌پذیر و تنظیم شوند. شما فقط با مواد طبیعی نمی‌توانید به این ویژگی‌ها دست پیدا کنید، شما به سیستم‌های ترکیبی نیاز دارید که در آن هر لایه عملکرد خاص خود را ارائه می‌دهد. سیستم شبه مواد خودآگاه که ما اختراع کردیم می‌تواند با ترکیب مواد فوق پیشرفته و فناوری‌های برداشت انرژی در چند مقیاس، خواه یک استنت پزشکی باشد یا ضربه‌گیر یا بال هواپیما، این کار را انجام می‌دهد.»
در حالی‌که تقریباً تمام مواد خودحسگر موجود به‌صورت هیبریدی بوده که در آن‌ها از اشکال مختلف الیاف کربن بهعنوان ماژول‌های سنجش استفاده می‌شود، این مفهوم جدید رویکردی کاملاً متفاوت، در عین حال کارآمد، در ایجاد سیستم‌های حسگری و نانوژنراتور ارائه می‌دهد.
کاوه باری، نویسنده اصلی و دانشجوی دکترا در آزمایشگاه علوی، می‌گوید: «ما معتقدیم این اختراع یک تغییر بزرگ در علم شبه‌مواد است در حالی که بخش قابل توجهی از تلاش‌های فعلی در این زمینه صرفاً در جستجوی خصوصیات مکانیکی جدید بوده است، ما با معرفی مکانیزم انقلابی خود شارژشونده و خودحسگری در یک محصول، گامی فراتر برداشته‌ایم.»
محققان چندین طرح اولیه را برای انواع کاربردهای مهندسی عمران، هوا و فضا و زیست پزشکی این فناوری ارائه کرده‌اند. در مقیاس کوچکتر، می‌توان از استنت قلب با استفاده از این طرح برای کنترل جریان خون و تشخیص علائم تنگی مجدد شریان استفاده کرد.
