دانشمندان استنفورد مدارهای منعطف با شباهتی شگفت‌انگیز به پوست بدن ساختند

نوابغ دانشگاه استنفورد آمریکا اخیرا خبر ساخت مدارهای منعطف و کششی را منتشر کرده‌اند که با وجود قابلیت‌های منحصر به فرد شبیه به پوست، امکانات شگفت‌انگیزی را در اختیار ما قرار می‌دهند.

مدارهای منعطف شبیه به پوست پس از دو دهه پژوهش و تحقیق ساخته شدند؛ دانشمندان دانشگاه معروف استنفورد در آمریکا به تازگی خبر مورد نظر را منتشر کردند و پتانسیل بالای این اختراع برای ساخت انواع گجت‌های پوشیدنی و تجهیزات منحصر به فرد دیگر خبرساز شده است.

طبق اطلاعات موجود، گروهی از محققان استنفورد در دو دهه گذشته مشغول ساخت مدارهایی بوده‌اند که همانند پوست انسان قابلیت خم شدن تا خورد، کشیده و جم شدن را دارند؛ مدارهایی که با وجود تمامی این قابلیت‌ها و به هنگام اعمال تغییرات مورد نظر، اختلالی در عملکرد آن‌ها به وجود نمی‌آید.

دقیقا همانند پوست ما این مدارهای منعطف بلافاصله پس از رها شدن از حالت پیچششی یا کششی خود، مجددا به شکل اولیه باز می‌گردند. البته نکته مهمی که از گذشته تاکنون مشکلات زیادی را در راه عملی کردن این فناوری به وجود آورده، محدودیت‌های مربوط به تولید انبوه این پوست الکترونیکی مصنوعی است.

همان‌طور که می‌دانیم بحث رساندن اختراعاتی این چنینی به تولید انبوه فوق‌العاده مهم بوده و همین مسئله می‌تواند فرق بین موفقیت اختراع دانشگاه استنفورد و شکست آن را تعیین کند.

مدارهای منعطف شبه پوست

تیم دانشمندان استنفورد مقاله دستاورد اخیر خود را منتشر کرده‌اند؛ در این مقاله ذکر شده که چگونه با چاپ مداری قابل کشش و مقاوم روی ماده‌ای شبیه به پوست از جنس پلاستیک، اختراع مورد نظر پس از دو دهه تلاش ساخته شد. این فناوری چاپ دقیقا با سیستمی که تراشه‌های سیلیکونی را به وجود می‌آورد، یکسان است.

گفته شده که چنین دستاورد شگفت‌انگیزی پتانسیل بالایی برای تجاری‌سازی دارد و شاید در آینده نزدیک، شاهد جایگزین شدن مدارهای منعطف با مدارهای سفت و سخت و سنتی باشیم. به نظر می‌رسد که کارخانه‌های تولید کننده مدارهای قدیمی باید جای خود را به کارخانه‌های جدیدی بدهند.

در کمال شگفتی، محققان با موفقیت توانستند تعداد باورنکردنی 40 هزار ترانزیستور را روی یک سانتی‌متر مربع پلاستیک چاپ کنند. از طرف دیگر، این دانشمندان ابراز امیدواری کرده‌اند که در زمانی کوتاه می‌توان تعداد ترانزیستورهای مورد نظر را در همان مساحت، دو برابر کرد.

البته جالب است بدانید که در همین سطح از سیلیکون می‌توان میلیاردها ترانزیستور را چاپ کرد و قابلیت‌های کنونی اختراع دانشگاه استنفورد راه زیادی تا رسیدن به توانایی‌های مورد نظر دارد. با این وجود مدارهای تولیدی از طریق فناوری مورد نظر به اندازه‌ای کاربردی خواهد بود که بتوان به کمک آن سنسورهای پوستی و یا گجت‌های پوشیدنی را ساخت که بسیاری از مولفه های گوناگون مرتبط با دما و وضعیت پوست بدن ما را اندازه‌گیری می‌کنند.

پرینت با نور فرابنفش

حتی امکان ساخت مدارهای منعطف از نوع ایمپلنت هم وجود دارد و باید گفت که تجهیزات مورد نیاز برای ساخت چنین سنسورهای و وسایلی آن‌قدرها هم پیچیده و عجیب و غریب نیستند.

این محققان با افتخار تراکم ترانزیستورهای قابل چاپ روی ماده موجود را تا صد برابر بیشتر کرده‌اند و سابقه نداشته که چنین حجمی از مدارهای الکترونیکی روی موادی قابل کشش و منعطف چاپ شود.

به علاوه، یک پارچگی مدار ساخته شده هم از این روش در وضعیتی فوق‌العاده مناسب حفظ می‌شود و ماده به کار رفته هم برای حفظ انعطاف خود هیچ یک از قابلیت‌های مناسب مکانیکی یا الکترونیکی موجود را فدا نمی‌کند.

دانشمندان استنفورد می‌گویند که دستاورد شگفت‌انگیز آن‌ها تنها نیاز به مواد و تجهیزاتی دارد که هم‌اکنون درون کارخانه‌ها موجود هستند. فرآیند به کار رفته در اختراع تازه ثبت شده با نام فوتولیتوگرافی (photolithography) شناخته می‌شود؛ در این فرآیند به کمک نور فرابنفش الگوهای هندسی که از لحاظ الکترونیکی فعال هستند را به صورت لایه‌لایه روی غشاء جامد چاپ می‌کند.

در نهایت، این محققان اعلام کرده‌اند که دستاورد آن‌ها به نسبت گذشته کم‌خرج‌تر بوده و می‌توان در آینده تجهیزات منعطفی را به کمک این اختراع ساخت که زندگی بشریت را به مراتب راحت‌تر می‌کنند.