العلماء يطورون حبرا إلكترونيا جديدا يتغير شكله وصلابته

تمكن العلماء من استغلال الخصائص الفريدة للغاليوم لإنشاء حبر إلكتروني يمكن استخدامه لطباعة دوائر إلكترونية قابلة للتحول بين الحالة الصلبة والمرنة عند تسخينها. هذه التكنولوجيا يمكن أن تحدث ثورة في عالم الأجهزة الإلكترونية، من الأجهزة الطبية القابلة للزرع داخل الجسم إلى الروبوتات المرنة.
- كيف يعمل الحبر الإلكتروني الجديد؟
الحبر الذي تم تطويره يتكون من الغاليوم، وهو معدن صلب عند درجة حرارة الغرفة ولكنه ينصهر عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الجسم (37 درجة مئوية). يتم دمج الغاليوم مع مادة بوليمرية قابلة للتحلل عند تسخينها، مما ينتج عنه مادة مستقرة يمكن طباعتها وتصبح موصلة للكهرباء عند تسخينها. هذه المادة يمكنها تغيير صلابتها استجابة للحرارة، مما يسمح لها بالتكيف مع المتطلبات المختلفة للأجهزة الإلكترونية.
- الإمكانات المستقبلية للأجهزة الإلكترونية القابلة للتكيف
تفتح هذه التقنية الجديدة أفقا واسعا للأجهزة الإلكترونية المستقبلية، مثل الأجهزة الطبية القابلة للزرع التي تصبح أكثر ليونة داخل الجسم أو الروبوتات التي تتكيف مع البيئة المحيطة. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا أيضا في الأجهزة القابلة للارتداء التي تغير صلابتها لتوفير مزيد من الراحة.
- التحديات والفرص في استخدام الغاليوم
من المعروف أن الغاليوم يثير اهتماما كبيرا بسبب سلوكه المتميز بين حالته السائلة والصلبة. لكن استخدامه في الطباعة الإلكترونية كان يمثل تحديًا بسبب توتر سطحه العالي وميوله للأكسدة عند تعرضه للهواء. للتغلب على هذه المشكلة، قام العلماء بتطوير عملية لتوزيع جسيمات الغاليوم الدقيقة في مصفوفة بوليمرية باستخدام مذيب خاص يُسمى "ثنائي ميثيل سلفوكسيد" (DMSO)، مما سمح بتذويب طبقة الأكسيد عن جسيمات الغاليوم وجعلها تتفاعل كهربائيا وميكانيكيا.
- التطبيقات المحتملة في المستقبل
تمكن الفريق من بناء جهازين يعملان باستخدام هذه التكنولوجيا المتطورة. الأول كان جهازا صحيا يمكن ارتداؤه ويتصرف كجهاز إلكتروني صلب عند درجة حرارة الغرفة، ثم يصبح ليّنا عند ملامسته للجلد لزيادة الراحة، الثاني كان عبارة عن جهاز زراعة دماغي يبقى صلبًا أثناء الجراحة لتسهيل إدخاله بدقة، ثم يصبح لينًا داخل الدماغ لتقليل التهيج والالتهاب.
- تقنيات التصنيع المتاحة
يمكن استخدام هذا الحبر الإلكتروني في تقنيات التصنيع الشائعة مثل الطباعة بالشاشة والتغطية بالغمر، مما يعني أنه من الممكن استخدامه في الأجهزة الإلكترونية ذات الحجم الأكبر أو في الطباعة ثلاثية الأبعاد في المستقبل.
تُعد هذه التقنية خطوة هامة في تطوير الأجهزة الإلكترونية المتغيرة الشكل والصلابة، مما يفتح العديد من الفرص لاستخدامات جديدة في الطب، والروبوتات، والأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، كما أنها تمثل تقدما كبيرا في مجال طباعة المعادن السائلة، مما قد يؤدي إلى ابتكارات واسعة في تقنيات التصنيع المستقبلية.

المصدر:   Live Science