از بسیاری از روشهایی که انسان از دنیای ما معنا می دهد - با چشمان ، گوش ، بینی و دهان - هیچکدام از دستهای لمسی و همه کاره ما کمتر قدردانی می شود. به لطف نوک انگشتان حساس ما ، می توانیم گرما را قبل از لمس شعله حس کنیم یا نرمی گونه های نوزاد را حس کنیم.

اما افراد دارای اندام پروتز در دنیایی بدون لمس زندگی می کنند. بازگرداندن برخی از نمایان بودن این احساس ، حرکتی در پشت دهه ها تلاش مهندس شیمی استان استنفورد برای ساخت مواد مصنوعی کشش پذیر و حساس به الکترونیکی بوده است. چنین دستیابی به موفقیت می تواند روزی به عنوان پوشش های پوستی مانند پروتز باشد. اما در کوتاه مدت ، همین فناوری می تواند به پایه و اساس تکامل ژانرهای جدید الکترونیک انعطاف پذیر تبدیل شود که با تلفن های هوشمند سفت و سختی که بسیاری از ما به طور زنجبیل در جیب های عقب خود حمل می کنیم ، در تضاد کامل است.

اکنون ، در مقاله ای در تاریخ 19 فوریه Nature ، Bao و تیم او دو مورد فنی را توصیف می کنند که می توانند این هدف 20 ساله را به ثمر برسانند: ایجاد یک مدار پلیمری قابل کشش و با حسگرهای لمسی یکپارچه برای تشخیص رد پای ظریف یک مصنوعی. کفشدوزک. باو گفت ، اگرچه این دستاورد فنی یک نقطه عطف است ، مرحله دوم و عملی تر پیشرفت روش برای تولید انبوه این کلاس جدید الکترونیک انعطاف پذیر و قابل کشش است - یک گام مهم در مسیر تجاری سازی.

بائو گفت: "تحقیقات در مورد پوست مصنوعی و الکترونیک قابل انعطاف بسیار طولانی به طول انجامیده است ، اما تاکنون هیچ کس فرایندی برای تولید قابل اعتماد مدارهای کششی نشان نداده بود."

امید بائو این است که تولید کنندگان ممکن است روزی بتوانند ورق های الکترونیکی مبتنی بر پلیمر را با انواع حسگرهای مختلف جاسازی کنند و درنهایت این مدارهای انعطاف پذیر و چند منظوره را با سیستم عصبی شخص متصل کنند. چنین محصولی مشابه شبکه بسیار حسی پیچیده بیوشیمیایی و محافظ سطح "ماده" است که ما آنرا پوست انسان می نامیم ، که نه تنها می تواند لمس ، بلکه دما و پدیده های دیگر را حس کند. اما مدتها قبل از امکان پذیر شدن پوست مصنوعی ، فرآیندهای گزارش شده در این مقاله Nature امکان ایجاد صفحه های لمسی قابل کشش ، کشش ، لباس های الکترونیکی یا لک های شبیه به پوست را برای کاربردهای پزشکی فراهم می کند.

لایه به لایه

بائو گفت فرآیند تولید آنها شامل چندین لایه از پلیمرهای عصر جدید است ، برخی از آنها دارای خاصیت ارتجاعی مواد و برخی دیگر دارای مشبک های الکترونیکی با الگوی پیچیده هستند. با این وجود ، دیگران به عنوان عایق برای جداسازی مواد حساس الکترونیکی عمل می کنند. یک مرحله در فرآیند تولید شامل استفاده از چاپگر جوهر افشان برای رنگ آمیزی روی لایه های خاص است.

دانشجو فارغ التحصیل Weichen Wang ، چپ و محقق بعد از دکترا جی Xu با هم در آزمایشگاه Bao کار می کنند تا یک آرایه ترانزیستور کشش را آماده کنیم. اعتبار: LA Cicero
سیهونگ وانگ ، محقق بعد از دکترا ، نویسنده مشترک این مقاله گفت: "ما همه این لایه ها و عناصر فعال آنها را مهندسی کرده ایم تا با هم بی عیب و نقص کار کنند."

این تیم با موفقیت مواد خود را در مربعهایی در حدود دو اینچ از یک طرف حاوی بیش از 6000 دستگاه پردازش سیگنال مجزا که مانند انتهای عصب مصنوعی عمل می کنند ، مد کرده است. همه اینها در یک لایه محافظ ضد آب کپسوله می شود.

نمونه اولیه می تواند کشیده شود تا ابعاد اصلی آن - و دوباره به عقب برگردد - در عین حال توانایی برق در برق را بدون ترک ، لکه بینی یا چروک حفظ می کند. برای آزمایش دوام ، این تیم بیش از هزار بار نمونه را بدون آسیب دیدگی یا از بین رفتن حساسیت کشید. این آزمایش واقعی هنگامی انجام شد که محققان نمونه خود را به دست انسان رعایت کردند.

جی زو ، محقق پس از دکترا ، و نویسنده دیگر همکار این مقاله گفت: "این حتی در سطوح به شکل نامنظم بسیار عالی عمل می کند."

شاید امیدوار کننده ترین از همه ، فرآیند ساختگی شرح داده شده در این مقاله می تواند به یک بستر برای ارزیابی سایر مواد الکترونیکی کششی که توسط محققان دیگر تولید شده و می تواند یک روز جایگزین الکترونیک سفت و سخت امروز شود ، تبدیل شود.

بائو گفت قبل از اینكه این مواد و فرایندهای جدید به اندازه مدار سیلیكون سفت و سخت باشند ، كار زیادی در پیش دارند. او گفت ، در مرحله اول ، تیم وی باید سرعت الکترونیکی و عملکرد نمونه اولیه خود را بهبود بخشد ، اما این یک قدم امیدوار کننده است.