تقاضا برای دستگاه های انعطاف پذیر در حال افزایش است و این الهام بخش محققان به آزمایش موادی است که آینده الکترونیک را شکل میدهند، از جمله دستگاه های پوشیدنی و روباتیک نرم.
تیمی از محققان مؤسسه ملی علوم مواد (NIMS)، دانشگاه هوکایدو و دانشگاه داروسازی میجی، یک ژل الکتریکی تولید کرده اند که میتواند به طور پایدار یک بار الکتریکی بزرگ را حفظ کند.
سپس این تیم این ژل را با الکترودهای بسیار انعطاف پذیر ترکیب کردند تا حسگری ایجاد کنند که قادر به درک ارتعاشات فرکانس پایین (به عنوان مثال ارتعاشات ایجاد شده توسط حرکت انسان) و تبدیل آنها به سیگنال های ولتاژ خروجی است. این دستگاه ممکن است به طور بالقوه به عنوان یک سنسور مراقبت های بهداشتی پوشیدنی استفاده شود.
محققان ژاپنی راه را (یک شاهکار شیمی) برای توسعه کلاس خاصی از مایعات و ژل الکتریکی هموار کردند: Alkyl-π.
کلاس جدیدی از مایع و ژل: آلکیل-π
دکتر تاکاشی ناکانیشی توضیح میدهد که «مایعات آلکیل-π و ژل های آلکیل-π به عنوان نسل جدیدی از مواد نرم کاربردی که عملکردهای نوری الکترونیکی مانند درخشندگی، رسانایی نوری، خواص الکتروکرومیک و الکتریک را نشان میدهند، توجه را به خود جلب میکنند.»
الکترت یک ماده دیالکتیکی است(ماده ای که می تواند بار الکتریکی را ذخیره کند اما به عنوان رسانا ضعیف است) و در این مورد به طور دائم.
از نظر عملکردی، مایعات آلکیل-π موادی هستند که بار الکتریکی را حفظ می کنند و حتی می توانند روی مواد دیگر رنگ آمیزی شوند. با این حال، از آنجایی که این ماده در حال حاضر در حال توسعه است، آنها با برخی از مشکلات مایع به عنوان حامل مواجه شدند.
هنگامی که این مایعات با الکترودها برای ایجاد دستگاه های انعطاف پذیر ترکیب میشوند، ثابت شده که ثابت کردن و آب بندی آنها مشکل است و منجر به مشکلات نشت میشود. علاوه بر این، ظرفیت نگهداری بار الکترواستاتیک مایعات آلکیل-π باید افزایش یابد تا قابلیت های تولید برق آنها بهبود یابد.
آنها توانستند با تبدیل مایع به ژل مشکل را حل کنند. بنابراین، آنها ژل جدیدی ساخته اند که متعلق به کلاس جدیدی از مواد است. از آن، آنها توانستند با افزودن الکترودهای انعطاف پذیر، یک فیلم فلزی مانند Ag-AgCI که بر روی یک بستر انعطاف پذیر اعمال می شود، از این ژل الکتریکی خاص حسگری بسازند.
این سنسور ژل می تواند ارتعاشات فرکانس پایین مانند حرکت انسان را دریافت کند و حتی آنها را به سیگنال های ولتاژ خروجی تبدیل کند. توسعه ای مانند این ممکن است نیاز به منابع انرژی خارجی را برطرف کند. آیا این به معنای مصرف انرژی کمتر است؟ شاید.
یک ژل الکتریکی ممکن است بهتر از مایع عمل کند
در مقایسه با مایع، “مدول ذخیره سازی الاستیک این ژل 40 میلیون برابر مشابه مایع آن است و می توان آن را تثبیت و آب بندی کرد.”
آنها حتی 24 درصد قدرت الکتریکی ژل را بهبود دادند زیرا ژل شارژ الکتریکی را بهتر از مایع نگه می دارد. هنگامی که آنها موفق به ایجاد آن شارژ شدند، الکترودهای انعطاف پذیر را برای ایجاد یک حسگر ارتعاشی اضافه کردند.
این سنسور قادر به درک ارتعاشات با فرکانسهای کمتر از 17 هرتز و تبدیل آنها به ولتاژ خروجی 600 میلیولت است که 83 درصد بیشتر از ولتاژ تولید شده توسط یک حسگر مبتنی بر الکتر مایع آلکیل-π است.
در مرحله بعد، تیم ژاپنی حسگرهای پوشیدنی با شارژهای قوی تر از ژل را توسعه خواهند داد که قابل استفاده مجدد و بازیافت است. بنابراین، این ژل الکتریکی جدید به تلاش های جمعی دانشمندان برای توسعه فناوری های انعطاف پذیر جدید میپیوندد که از نظر محیطی نیز سازگار هستند.
آنها قصد دارند پس از تکمیل مواد، مواد جدید را برای مراقبت های بهداشتی، رباتیک و حسگری ارائه دهند.
دیدگاهتان را بنویسید