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:

کلاه‌کاسکت‌های هوندا مجهز به دوربین و رادار کلاه‌کاسکت‌های هوندا مجهز به دوربین و رادار: یکی از ایده‌های عمده برای ایمن‌سازی حرکت موتورسیکلت‌ها در جاده، استفاده از کلاه‌کاستی است که مجهز به دوربین پشتی، آینه و یا رادار باشد. اگرچه این فناوری توجه زیادی را در به خود جلب نموده است با این وجود به دلایل مالی، تجاری‌سازی و استفاده وسیع از آن، با محدودیت‌هایی مواجه بوده است. در کنار این چالش بزرگ هوندا با اختراع جدید خود قصد دارد تا
لنز واقعیت افزوده جایگزین تلفن‌های همراه هوشمند لنز واقعیت افزوده جایگزین تلفن‌های همراه هوشمند:با ظهور عینک‌های هوشمند به‌عنوان جایگزینی برای تلفن‌های همراه هوشمند، این پرسش مطرح است که آیا شمارش معکوس برای پایان دوره عمر گوشی‌ها و عرضه نسل جدید فناوری‌های ارتباطی آغاز شده است؟ با پتنت جدید سامسونگ برای لنزهای مبتنی بر واقعیت افزوده به نظر می‌رسد که این روند آغاز شده و آینده‌ای جالب پیش روی صنعت تلفن همراه قرار دارد. فناوری واقعیت افزوده «AR» از جمله فناوری‌های
  محققان "دانشگاه ایالتی اوهایو" نرم افزار جدیدی ساخته‌اند که به آنها امکان می‌دهد نانوربات‌های دی.ان.ای را به سرعت طراحی و شبیه سازی کنند. پیش از این ساخت چنین دستگاه‌های ریزی امری بسیار چالش برانگیز بود اما اکنون محققان می‌توانند طراحی آنها را در عرض چند دقیقه انجام دهند. توسعه ربات‌ها و دستگاه‌های مبتنی بر دی.ان.ای در چنین مقیاس کوچکی چالش‌های زیادی دارد. نرم افزار جدید "MagicDNA" نام دارد و هدف آن ساده سازی این روند است و به عنوان
  گروهی از محققان چینی با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی زیستی توانستند غضروف‌های مفصلی را بازسازی کنند. محققان برای این منظور از هیدروژل‌های سنگین حاوی سلول‌های بنیادی مزانشیمی استفاده کردند که فاکتور رشد دوگانه را آزاد می‌کنند. غضروف ساخته شده با استفاده از این فناوری کاملا یکپارچه بوده، لایه‌های سطحی را روانسازی می‌کند و مواد مغذی لایه‌های زیرین را تامین می‌نماید. محققان غضروف‌های تولید شده استفاده از این فناوری را توسط مدل‌های جانوری مورد آزمایش قرار دادند و امیدوارند
  سید محمد صاحبکار خراسانی رئیس مرکز شرکت‌ها و مؤسسات دانش‌بنیان با اشاره به راه اندازی «مرکز مصالحه و ارجاع به داوری»، گفت: این مرکز برای حل‌وفصل انواع اختلافات تجاری و حقوقی شرکت‌های دانش‌بنیان و فناور تاسیس شده است. صاحبکار خراسانی با اشاره به لزوم راه‌اندازی مرکز مصالحه و داوری ادامه داد: اختلافات حقوقی به سه روش صلح و سازش، داوری یا حضور در محاکم قضایی حل می‌شوند اما حل اختلاف از طریق محاکم قضایی اغلب پرهزینه و زمان بر
راه حلی برای نقاط کور خودروها با ایده دختر ۱۴ ساله راه حلی برای نقاط کور خودروها با ایده دختر ۱۴ ساله: دختری ۱۴ ساله در ایالت پنسیلوانیای آمریکا توانست راه حلی را برای غلبه بر مشکل وجود نقاط کور خطرناک در برخی خودروها بیابد که با ابداع این روش به مشاهده افراد و خودروهایی کمک می کند که معمولا در دو سوی چپ و راست خودرو و در برابر چارچوب فلزی آن قرار می گیرند و به همین علت توسط
  شرکت "ایرباس" قصد دارد از یک حسگر زنده فوق‌العاده حساس برای تشخیص بمب در فرودگاه‌ها استفاده کند که توسط یک استارتاپ ساخته شده و از سلول‌های بیولوژیکی زنده استفاده می‌کند و می‌تواند امنیت فرودگاه‌ها را به خوبی تضمین کند تا دیگر شاهد حملات تروریستی در آنها نباشیم. به گفته "فایننشال تایمز" شرکت "ایرباس"(Aivbus) قصد دارد یک "بینی الکترونیکی" را آزمایش کند که از سلول‌های بیولوژیکی زنده استفاده می‌کند تا بتواند مانند سگ‌های بمب‌یاب به کشف بمب‌ها بپردازد. این حسگر
  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
  پژوهشگران آمریکایی، باتری‌های جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌توانند با شارژ لباس‌های فضانوردی و مریخ‌نوردها، امکان سفر راحت‌تر به مریخ را فراهم کنند. پژوهشگران "دانشگاه کلمسون" (Clemson University) آمریکا در بررسی جدید خود که با بودجه ناسا انجام شده است، تلاش کرده‌اند تا باتری‌هایی سبک‌تر و با قابلیت شارژ بیشتر ارائه دهند که می‌توانند لباس‌های فضانوردی و حتی مریخ‌نوردها را شارژ کنند. "راماکریشنا پودیلا" (Ramakrishna Podila)، از پژوهشگران این پروژه گفت: شاید این باتری‌های جدید به زودی در ماهواره‌های آمریکا
  یک شرکت کانادایی با دریافت حمایت مالی از دولت کانادا به دنبال ایجاد زیرساخت برای تولید نانوپوشش‌ خوداستریل‌ شونده هبرای مقابله با ویروس کرونا است. نانوپوشش‌ خوداستریل‌ شونده موسوم به NanoCleanSQ در فهرست فناوری‌هایی قرار دارد که دولت کانادا در قالب برنامه نسل جدید تولید در کانادا از آنها حمایت خواهد کرد. این نانوپوشش می‌تواند ویروس‌هایی نظیر کووید ۱۹ را به سرعت از بین ببرد. در حالت عادی هفته‌ها زمان نیاز است تا این کار انجام شود، این نانوپوشش‌
  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
  محققان برای تسهیل نمونه‌برداری از باکتری‌ها و میکرو اورگانیسم‌های داخل روده، ریزدستگاهی ساختند که با بلعیده شدن، داخل روده باز می‌شود و از محتویات روده نمونه‌برداری می‌کند. میکروب‌های روده بر سلامتی انسان تاثیر می‌گذارند، اما هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد، زیرا بخشی از آن‌ها را نمی‌توان به‌سادگی جمع‌آوری کرد. به‌تازگی مقاله‌ای در ACS Nano به چاپ رسیده که در آن محققان جزئیات مربوط به ساخت کپسول قابل هضمی را تشریح کردند که روی موش‌ها آزمایش شده و