رونمایی از الیافی با قابلیت خود ترمیمی و نوردهی

یک تیم تحقیقاتی موفق به توسعه الیاف انعطاف‌پذیری با ویژگی‌های خودترمیمی، تابش نور و مغناطیسی شده است که می‌تواند تعامل انسان-ربات را ارتقاء دهد. این الیاف که با نام SHINE شناخته می‌شوند، از هیدروژل با پوشش یونی و هسته نیکل الکترولومینسانس (تابش نور) ساخته شده‌اند و قابلیت‌های خاصی مانند ترمیم خودکار پس از آسیب و تابش نور بسیار قابل مشاهده را دارا هستند. این الیاف حتی پس از برش، قادر به بازسازی خود هستند و می‌توانند تقریباً 100٪ از روشنایی اولیه خود را بازیابی کنند.

به گزارش سرویس علمی رسانه اخبار فناوری تکنا، این ویژگی‌ها باعث شده که الیاف SHINE پتانسیل کاربردهایی مانند ربات‌های نرم تابش‌دهنده نور و نمایشگرهای تعاملی را داشته باشند. علاوه بر این، می‌توانند در پارچه‌های هوشمند بافته شوند. این تحقیق که در تاریخ 3 دسامبر 2024 در مجله Nature Communications منتشر شد، توسط محققان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) انجام شده است.

پژوهشگران این تیم بیان کردند: “ما به دنبال توسعه مواد پایدار هستیم که بتوانند نور تابش کنند و فرم‌های جدیدی مانند الیاف را برای گسترش سناریوهای کاربردی مانند پارچه‌های هوشمند آزمایش کنیم. یکی از روش‌ها برای ساخت این دستگاه‌ها، ایجاد ویژگی خودترمیمی در آن‌هاست، همانند بافت‌های زیستی مثل پوست.”

الیاف تابش نور به‌دلیل توانایی ترکیب ویژگی‌های مختلف از جمله تابش نور، خودترمیمی و قابلیت عملگر مغناطیسی، به یک حوزه رو به رشد تبدیل شده‌اند. این ویژگی‌ها می‌توانند به بهبود تعامل انسان-ربات کمک کنند و واکنش‌های سریع‌تر و شهودی‌تری را ایجاد کنند. به‌ویژه، الیاف SHINE که توسط تیم تحقیقاتی دانشگاه ملی سنگاپور توسعه یافته‌اند، این ویژگی‌ها را در یک دستگاه مقیاس‌پذیر ترکیب کرده‌اند و چالش‌های پیشین این نوع الیاف را حل کرده‌اند.

این الیاف دارای طراحی هم‌محور هستند که هسته نیکل برای واکنش‌پذیری مغناطیسی، لایه الکترولومینسانس مبتنی بر سولفید روی برای تابش نور و الکترود هیدروژل برای شفافیت را ترکیب می‌کند. با استفاده از فرآیند ژل‌سازی بر اثر یون، تیم تحقیقاتی توانست الیافی به طول 5.5 متر بسازد که حتی پس از تقریباً یک سال ذخیره‌سازی در هوای آزاد، عملکرد خود را حفظ کرده‌اند.

استاد دانشیار بنجامین تی، پژوهشگر ارشد این مطالعه، گفت: “الیاف SHINE ما روشنایی رکوردی 1,068 cd/m² دارند که به راحتی از آستانه 300 تا 500 cd/m² عبور کرده و در محیط‌های روشن داخلی نیز به‌خوبی قابل مشاهده هستند.”

یکی از ویژگی‌های برجسته الیاف SHINE قابلیت خودترمیمی آن‌هاست. این الیاف از طریق بازسازی پیوندهای شیمیایی در شرایط محیطی ترمیم می‌شوند و می‌توانند بیش از 98٪ از روشنایی اولیه خود را بازگردانند. همچنین، هسته نیکل و لایه الکترولومینسانس به‌وسیله تعاملات دوقطبی القا شده توسط گرما در دمای 50 درجه سانتی‌گراد یکپارچگی ساختاری و عملکردی خود را بازیابی می‌کنند. استاد تی افزود: این ویژگی امکان استفاده مجدد از الیاف آسیب‌دیده را فراهم می‌آورد و باعث می‌شود این اختراع در بلندمدت پایدارتر شود.

این الیاف همچنین دارای ویژگی عملگر مغناطیسی هستند که به‌واسطه هسته نیکل فعال می‌شود. این ویژگی امکان دست‌کاری الیاف را با استفاده از میدان‌های مغناطیسی خارجی فراهم می‌آورد. دکتر فو شوئومی، نویسنده اول مقاله، در این‌باره گفت: این ویژگی به کاربردهایی مانند ربات‌های نرم تابش‌دهنده نور اجازه می‌دهد که بتوانند در فضاهای تنگ حرکت کنند و در زمان واقعی سیگنال‌دهی نوری انجام دهند.

الیاف SHINE می‌توانند به‌عنوان مواد اصلی در پارچه‌های هوشمند استفاده شوند که قابلیت تابش نور و خودترمیمی دارند. این ویژگی‌ها علاوه بر بهبود دوام و عملکرد فناوری‌های پوشیدنی، امکان استفاده در ربات‌های نرم و نمایشگرهای تعاملی را فراهم می‌آورند. در آینده، تیم تحقیقاتی قصد دارد بافت این الیاف را بهبود بخشد و قابلیت‌های حسگری مانند تشخیص دما و رطوبت را به آن‌ها اضافه کند. این فناوری جدید می‌تواند کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف داشته باشد. برای دیدن دیگر خبرها به صفحه تحقیقات علمی تکنا مراجعه کنید.