ابتكار صيني لجلدة إلكترونية خارقة تتفوق على حساسية الجلد البشري

طور فريق بحثي صيني مستشعر ضغط مرن يجمع بين الحساسية المرتفعة ومدى التشغيل واسع النطاق في جهاز واحد، متجاوزا المعضلة الهندسية التقليدية التي كانت تفرض مقايضة بين الحساسية الدقيقة والقدرة على تحمل الضغوط العالية. ونشر الفريق نتائج دراسته في دورية "إنترناشونال جورنال أوف إكستريم مانوفاكتشرينج".

وأوضح داو-تشي شين، الأستاذ في جامعة شنغهاي جياو تونغ وأحد الباحثين الرئيسيين للدراسة، أن الابتكار يكمن في إستراتيجية النقش بالليزر فائق القصر (فيمتو ثانية) التي تتم في خطوة واحدة لإنشاء هياكل هرمية متدرجة على مقياس الميكرو والنانو فوق قطب كهربائي معدني.

وتتميز تقنية ليزر الفيمتو ثانية بقدرتها على استئصال المادة بدقة موضعية متناهية وبشكل بارد يمنع انصهار الحواف. وتعمل الأهرامات الميكروية على توفير مرونة ميكانيكية، بينما تزيد الهياكل النانوية من مساحة التلامس الفعالة، مما يتيح للمستشعر تحقيق حساسية عالية ونطاق ضغط واسع في آن واحد.

وسجل الجهاز حدا أدنى للرصد بلغ 3.4 باسكال، كما أظهر زمنا للاستجابة والارتداد بلغ نحو 30 مللي ثانية فقط، وهو معدل يتفوق على سرعة تحسس المنبهات اللمسية في الجلد البشري التي تقارب 40 مللي ثانية.

ولإثبات الملاءمة التطبيقية، صمم الباحثون قفازا ذكيا تفاعليا أطلقوا عليه اسم قفاز الأوكتافات المتعددة، وزودوا أطراف أصابعه بخمسة مستشعرات مرتبطة بوحدة معالجة إلكترونية، مما تمكن المستخدم من عزف 21 نغمة موسيقية عبر ثلاث طبقات صوتية مختلفة بدقة تجاوزت 99%.

ورغم النجاحات المعملية، أشار الباحثون إلى تحديات تتعلق بالاستقرار البيئي وتأثير درجات الحرارة والرطوبة على الاستجابة الكهربائية، إضافة إلى تكلفة أنظمة ليزر الفيمتو ثانية مقارنة بأساليب الطباعة التقليدية.