ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی

ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی

ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی 733 403 نوفن حامی البرز

ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی

 

ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر پژوهشگران “دانشگاه واترلو”ی (University of Waterloo) کانادا با رهبری “الهام داوودی” و با کمک “احسان تویسرکانی” در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه یک حسگر محکم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی شده‌اند.

محققان کانادایی با کمک محققان ایرانی و با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی و فناوری نانو موفق به ایجاد یک حسگر با دوام و انعطاف پذیر برای دستگاه‌های پوشیدنی شده‌اند و به گفته آنها حسگر مذکور می‌تواند بر همه چیز از علائم حیاتی گرفته تا عملکرد ورزشی نظارت داشته باشد.

این فناوری جدید توسط مهندسین دانشگاه واترلو ساخته شده است و طی آن محققان لاستیک سیلیکون را با لایه‌های بسیار نازک گرافنی در ماده‌ای ایده‌آل برای ساخت نوارهای مچی یا کفی در کفش‌های مناسب برای ورزش دو ترکیب می‌کنند (ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی).

هنگامی که آن ماده لاستیکی خم شود یا حرکت کند، سیگنال‌های الکتریکی توسط گرافن بسیار رسانا که در مقیاس نانو هستند، در ساختار لانه زنبوری مهندسی شده آن ایجاد می‌شوند.

ساخت یک ساختار لاستیکی سیلیکونی با چنین ویژگی‌های پیچیده داخلی تنها با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی امکان‌پذیر است. مواد لاستیکی- گرافنی علاوه بر رسانایی، بسیار انعطاف‌پذیر و مقاوم هستند.

“احسان تویسرکانی”، مدیر تحقیقات آزمایشگاه تولید افزودنی چند مقیاس (MSAM) در واترلو گفت: سیلیکون انعطاف‌پذیری و دوام لازم برای برنامه‌های کاربردی نظارت زیستی را به ما می دهد.

ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی

“الهام داوودی”، دانشجوی دکترای دانشگاه واترلو و رهبر این پروژه گفت: این حسگر در سخت‌ترین محیط ها و در دمای شدید و رطوبت قابل استفاده است و حتی با شستشو نیز مقاومت خود را از دست نخواهد داد.

تویسرکانی، استاد مهندسی مکانیک و مکاترونیک، گفت: حسگر گرافن لاستیک مذکور را می‌توان با قطعات الکترونیکی همگام‌سازی کرد تا دستگاه‌های پوشیدنی که ضربان قلب و تنفس را ثبت می‌کنند، نیروهای اعمال شده هنگام اجرای ورزشکاران را نیز ثبت کنند و علاوه بر آن پزشکان را قادر می‌کنند از راه دور بیماران را کنترل کنند.

باتری‌های لیتیوم-پلیمر تمایل به گرمای بیش از حد، اتصال کوتاه و منفجر شدن دارند، در حالی که نسل بعدی این باتری‌ها ضمن افزایش چشمگیر ظرفیت ذخیره و میزان شارژ، این مشکلات را دور می‌زنند (ابداع حسگری مقاوم و انعطاف‌پذیر برای فناوری‌های پوشیدنی).

اگر می‌بینید که تقریبا هر روز از یک فناوری جدید باتری در اخبار صحبت می‌شود، به این دلیل است که تعداد بی‌شماری از تحقیقات طی پنج یا ۱۰ سال گذشته بر روی توسعه باتری‌ها شروع شده و اکنون این تحقیقات در حال به ثمر نشستن است.

تمرکز زیادی بر حوزه توسعه باتری‌ها وجود دارد، چرا که برق نقش مهمی در آینده ما ایفا می‌کند. دانشگاه “دیکین”(Deakin) استرالیا به همین منظور در سال ۲۰۱۶ مرکز تحقیق و توسعه باتری خود را تاسیس کرد که به طور عمده به پیشرفت فناوری ذخیره انرژی موسوم به “BatTRI-Hub” اختصاص داده شده است. اکنون محققان این مرکز اعلام کرده‌اند که یک نمونه اولیه از باتری لیتیومی جدید با برخی از خواص بسیار جالب ساخته است.

باتری مورد نظر، یک سلول کیسه‌ای مسطح یک آمپر ساعتی است و از یک آند فلزی لیتیوم استفاده می‌کند که به ۵۰ درصد توانایی ذخیره انرژی بیشتری در مقایسه با سلول‌های امروزی دارد. این باتری همچنین از یک الکترولیت مایع یونی استفاده می‌کند که یک نمک است که در دمای اتاق به شکل مایع است و دارای چندین مزیت نسبت به فناوری کنونی است.

پروفسور “پاتریک هولت”، مدیر مرکز تحقیق دانشگاه دیکین می‌گوید: مایعات یونی، غیر فرّار و در برابر اشتعال، مقاوم هستند. به این معنی که بر خلاف الکترولیتی که در حال حاضر در سلول‌های لیتیوم-یون به عنوان مثال در باتری‌های سامسونگ و تسلا استفاده می‌شود، مشتعل و منفجر نمی‌شوند.

وی افزود: آنها نه تنها منفجر نمی‌شوند، بلکه وقتی گرم می‌شوند، عملکرد بهتری پیدا می‌کنند. بنابراین دیگر نیازی به سیستم‌های خنک کننده گران قیمت و دست و پا گیر برای جلوگیری از گرم شدن باتری‌ها نیست.

البته باتری‌هایی که داغ می‌شوند، برای تلفن‌های همراه یا لپ‌تاپ‌ها مناسب نیستند، اما به عنوان مثال می‌توانند برای وسایل نقلیه برقی بسیار مفید باشند.

از نظر تئوری، در نقطه مقابل این که به ما گفته می‌شود از باتری‌های لیتیومی امروزی چگونه مراقبت کنیم، این موضوع می‌تواند به ساخت یک باتری لیتیومی منجر شود که می‌تواند بدون مشکل با سرعت بالایی شارژ و تخلیه شود.

دکتر “رابرت کر”، از محققان این مطالعه می‌گوید: استفاده از الکترودهای فلزی لیتیوم در باتری‌های لیتیوم فلزی در صنعت باتری رایج نیست، بنابراین در مورد بهترین راه تولید این سلول‌ها در سطوح عملی اطلاعات کمی وجود دارد. اکنون ما بعد از سال‌ها توجه جدی به فرآیندهای تولید و جزئیات، به یک سطح معیار رسیده‌ایم که مطمئناً باعث می‌شود توجه همگان جلب شود. در حالی که تنها یک گام در راه رسیدن به سلول‌های ۱.۷ آمپر ساعتی فاصله داریم که به‌زودی تولید خواهند شد، این یک نقطه عطف مهم در باتری‌ها برای نمایش فناوری جدید است.

 

منبع: ایسنا

 

دیگر اخبار مرتبط با نوآوری:

  تراشه میکروسیالی ساخته شده که مجهز به الکترودهای نانومقیاس است (شبیه سازی سکته قلبی با تراشه حاوی نانوالکترود)؛ این تراشه قادر به شبیه‌سازی اثرات سکته روی سلول‌های قلبی بوده و برای مدل‌سازی انواع بیماری‌ها قابل استفاده است. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه تافتز تراشه‌ میکروسیالی ساخته است که حاوی سلول‌های قلب بوده و می‌تواند شرایط هیپوکسیک در اثر سکته قلبی را شبیه‌سازی کند. این تراشه قادر است مسدود شدن شریان قلب و همچنین باز شدن پس از فرآیند درمان
  یک کلید ضد میکروب فلزی آنتی میکروبیال برای دوری از لمس اشیایی نظیر عابر بانک‌ها که به طور بالقوه می‌توانند آلوده باشند، ساخته شده است. اجتناب از لمس برخی از سطوح هنگام بیرون آمدن از خانه و حاضر شدن در ملاء عام دشوار است. صفحه نمایش‌های لمسی در فروشگاه‌ها، دستگاه‌های پرداخت الکترونیکی، صفحه کلید دستگاه‌های خودپرداز یا حتی دستگیره درها و غیره؛ همه ما هر روزه در معرض تماس با سطوح بالقوه آلوده هستیم. این ابزار موجب عدم لمس
  یک خودروی برقی به نام "غول کوچک" با استفاده از دو موتور الکتریکی "تسلا" که به شدت تغییر یافته است، رکورد سرعت وسایل نقلیه برقی در زمین را با سرعت ۳۵۳ مایل در ساعت(۵۶۸ کیلومتر در ساعت) شکست. یک گروه از افراد جسور که دو روز پیش رکورد سرعت خودروهای الکتریکی را در ایالت یوتا آمریکا شکسته بودند، روز گذشته دوباره به رکورد خود حمله کرده و آن را بهبود بخشیدند. "اریک ریتر" راننده این گروه، اولین بار با
  یک فناوری جدید به کسانی که به هر دلیل قادر به استفاده از دستان خود برای کنترل وسایل الکترونیکی نیستند، امکان می دهد تا آنها را تنها با حرکت چشم خود کنترل کنند. این دستگاه پوشیدنی حرکات چشم کاربر و موقعیت مردمک چشم را ردیابی می کند تا مکان نمای موشواره(فلش موس) را روی کنترل وسایل الکترونیکی حرکت دهد. افرادی که نمی توانند از دستان خود به طور کامل استفاده کنند، ممکن است تعامل با دستگاه های لمسی برایشان
  غشای نازکی که ۱۰۰ برابر بیشتر انرژی تولید می‌کند (غشای نازکی که ۱۰۰ برابر بیشتر انرژی تولید می‌کند) شیمی‌دانان موفق به ابداع یک غشای فوق نازک شده‌اند که تنها یک مولکول ضخامت دارد و قادر به تولید ۱۰۰ برابری انرژی از آب شور است. شیمی‌دانان دانشگاه لیدن(Leiden) در هلند موفق به پیدا کردن راهی برای به دست آوردن ۱۰۰ برابر انرژی بیشتر از آب شور نسبت به سایر غشاهای فعلی شده‌اند. غشای فوق نازکی که فقط یک مولکول ضخامت
سامسونگ حق امتیاز یک موبایل با نمایشگر انعطاف پذیر را ثبت کرده که بخشی از آن داخل دستگاه جمع می شود و هنگام باز شدن نمایشگر کاربر می تواند بهتر ویدئو تماشا کند. نمایشگر این موبایل به سمت خارج امتداد می یابد و بزرگتر می شود. در این حق امتیاز شرکت سامسونگ توضیح داده که درحالت عادی نسبت نمایشگر به تصویر موبایل ۱۶:۹ است اما هنگام باز شدن، نسبت نمایشگر به تصویر دستگاه به ۱۸:۹ می رسد. نمایشگر انعطاف پذیر
  یک شرکت استارتاپی در بریتانیا شلوارک جدید دوچرخه سواری تولید کرده است که دارای حسگر و سیم‌هایی است که جریان الکتریکی را به سمت عضلات دوچرخه‌سوار می‌فرستد و باعث بهتر شدن عملکرد فرد می‌شود. در حالی که پیش از این از فناوری در جهت ارتقای تجهیزات دوچرخه‌سواری استفاده شده است، شلوارک‌های دوچرخه سواری بدون تغییر مانده‌اند به جز در برخی موارد مانند تغییر جنس پارچه. اما اکنون یک استارتاپ بریتانیایی به نام ایمپالس(Impulse) شلوارکی تولید کرده که با استفاده
  گروهی از محققان مؤسسه اس آر آی در کالیفرنیا با استفاده از یک کایت زیرآبی توانسته‌اند از جذر و مد آب دریا برای تولید برق استفاده کنند. اجرای این طرح تحقیقاتی با استفاده از بودجه ۴.۲ میلیون دلاری وزارت انرژی آمریکا و پس از سه سال با همکاری دانشگاه برکلی به نتیجه رسیده است. انتظار می‌رود از این فناوری تولید برق زیرآبی در آینده برای تأمین انرژی مورد استفاده زیردریایی‌ها نیز استفاده شود. منابع انرژی تجدیدپذیر در دهه‌های اخیر
  محققان ساخت ربات پرنده‌ای را طراحی کرده اند که به اندازه یک سکه یک سِنتی است و می‌تواند راه برود و پرواز کند و بر سطح آب شناور شود که از این ربات می‌توان در ماموریت‌های امداد و نجات و یا گرده‌افشانی استفاده کرد. این ربات پرنده که RoboFly نام دارد، با الهام از حشرات ساخته شده است و می‌تواند کارهای مختلفی انجام دهد، در ساخت ربات بدنه از فیبر کربن ساخته شده و دارای لولاهای نازک پلاستیکی است
  شرکت جنرال موتورز از دو طرح اولیه رونمایی کرده که یکی از آنها یک تاکسی پرنده با ۴ پروانه و دیگری خودروی خودران لوکسی است که با صوت کاربر و حرکات دست فعال می شود. شرکت جنرال موتور در نمایشگاه محصولات مصرفی الکترونیکی ۲۰۲۱ از یک تاکسی پرنده با برند کادیلاک رونمایی کرد. طرح اولیه این خودرو نشان دهنده یک وسیله نقلیه است که به طور عمودی از زمین بلند می‌شود و فرود می‌آید و ظرفیت یک سرنشین را
  محققان دانشگاه فنی و طراحی سنگاپور با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی و سلول‌های بنیادی راهکاری جدید ابداع کردند که امکان تولید سلول‌های قلب را با دقت بالا در اختیار می‌گذارد. محققان با استفاده از این فناوری توانستند فرایند تولید سلول‌های کاردیو میوسیت را که در قلب وجود دارند، با دقت بالایی اجرا کنند. تمام انسان‌ها از یک سلول پدید می‌آیند و این سلول‌ها در نتیجه تقسیم سلولی، جنین را تشکیل می‌دهند. در مراحل بعدی هر گروه از
  محققان آمریکایی توانستند برای مطالعه فعالیت مغز حیوانات زنده (درک بهتر مغز)، عملکرد کاوشگرهای عصبی میکرو ال‌ای‌دی‌ را بهبود ببخشند. در قرن اخیر، علم " اپتوژنتیک" به پیشرفت تکنیک‌های تصویر برداری ، مطالعه و بررسی عملکردهای مغزی و درک بهتر مغز سرعت بخشیده‌ است. این روش به دانشمندان اجازه می‌دهد با استفاده از نور، نورون‌های ویژه‌ای را در مغز حیوانات آزمایشگاهی فعال کند همچنین می‌تواند در بهبود بینایی موثر باشد. محققان دانشگاه "میشیگان" در گذشته توانستند ریزترین منابع نوری