پژوهشگرانی از دانشگاه کالیفرنیا با یکپارچه‌سازی سه قطعه‌ی الکترونیکی مجزا، موفق به ساخت نوعی پوست الکترونیکی شده‌اند که نسبت به لمس‌ شدن حساس است.

ترکیب، یکپارچه‌سازی و انعطاف‌پذیری منجر به ساخت نوعی پوست الکترونیکی شده است.

این فن‌آوری جدید ترکیبی از ترانزیستورهای نانو‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌لوله‌‌ای کربنی، حسگرهای پلیمری حساس به فشار و دیود‌های آلی گسیل‌کننده‌ی نور (OLEDs) است که روی ناحیه‌ی بزرگی از یک زیرلایه‌ی پلاستیکی جمع شده‌اند. نتیجه‌‌ی آن، یک شبکه‌ی حسگر است که از نظر مکانیکی بسیار انعطاف‌پذیر می‌باشد، به‌گونه ای که در اثر تماس با انگشت بلافاصله روشن می‌شود و هر چه این تماس قویتر باشد، نور درخشان‌تری ایجاد می‌کند.

این پژوهشگران بر این باورند که فن‌آوری جدید آن‌ها می‌تواند به افزایش حس لامسه‌ی روبات‌های آینده کمک کند. و حتی می‌تواند کاربردهایی در پس‌زمینه‌ی صفحه نمایش لمسی و یا استفاده‌های پزشکی نظیر بانداژ الکترونیکی داشته باشد، که به این ترتیب نظارت بر سلامت بیمار در هر لحظه از زمان ممکن می‌شود.

این گروه به سرپرستی علی جاوی (Ali Javey)، پوست الکترونیکی جدیدی را ساخته است. به این صورت که در ابتدا یک ورق پلیمری به ضخامت 25 میکرومتر را با روش پوشش‌دهی چرخشی (spin coating) در بالای یک زیرلایه‌ از ویفر سیلیکون قرار داده‌اند و سپس پلاستیک را با حرارت دادن در فر تا دمای 300 درجه‌ی سانتی‌گراد محکم کرده‌اند. پس از آن با استفاده از روش‌های معمول فرایند ریز‌ساخت (microfabrication process)، قطعات الکترونیکی روی این سطح پلاستیکی به طور عمودی قرار گرفته‌اند. در نهایت، با جدا کردن لایه‌ی پلاستیک پخته‌شده، یک لایه‌نازک مستقل با شبکه‌ی حسگری که درون آن تعبیه شده، باقی مانده است.

ماتریس فعال

هر پیکسل در ماتریس فعال این دستگاه شامل یک ترانزیستور نانولوله‌ای با الکترود (drain) مخصوص به خود است که به آنود یک OLED متصل است. یک پلیمر حساس به فشار در بالای OLED به‌صورت چند‌لایه قرار دارد و در تماس الکتریکی با کاتود OLED  در هر پیکسل است. سطح بالای پلیمر به‌وسیله‌ی روکشی از جوهر نقره، رسانا شده است و به عنوان نقطه‌ی اتصال به زمین عمل می‌کند. زمانی که دستگاه لمس می‌شود، جریان از طریق لایه‌ی پلیمری انتقال می‌یابد و OLED را فعال می‌کند.

چوان وانگ (Chuan Wang)، یکی از اعضای این تیم می‌گوید: «پوست الکترونیکی ما، اولین سیستم انعطاف‌پذیری است که به محرک‌های فشار با شدت‌های متفاوت واکنش نشان می‌دهد و پاسخ لحظه‌ای را به‌وسیله‌ی گسیل نور از طریق نمایشگر یکپارچه‌ی OLED فراهم می‌کند.» او می‌گوید: «در این سیستم، OLED تنها زمانی فعال می‌شود که سطح لمس شود و شدت نور گسیل شده نیز به میزان فشار بکار ‌رفته بستگی دارد. اساساً این به ما اجازه می‌دهد تا فشار اعمال شده را تجسم کنیم.»

او می‌افزاید: «پوست الکترونیکی ما می‌تواند به‌صورت چند‌لایه روی انواع سطوح اعم از خمیده و غیر خمیده قرار گیرد. از جمله کاربردهای بالقوه‌ی آن در ساخت پوست روبات‌ها، کاغذ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دیواری و داشبورد هوشمند اتومبیل است. من هم‌چنین می‌توانم کاربردهایی مانند بانداژ الکتریکی بازوی یک انسان را تصور کنم که به طور مثال، پیوسته فشار خون و ضربان قلب او را کنترل می‌کند و بازخوردهایی در لحظه ایجاد می‌کند.»

گروه برکلی در حال حاضر مشغول یکپارچه‌سازی توانمندی‌های سنجشی دیگر دستگاه نظیر پاسخ به محرک‌های حرارتی و نوری است. وانگ می‌گوید: «ما اکنون در حال آزمایش امکان ساخت همه‌ی سیستم با استفاده از فرایند چاپ رول به رول برای مقیاس بزرگ و صرف هزینه‌ی کم برای شبکه حسگر هستیم.»

این گزارش در مجله‌ی Nature Materials شرح داده شده است.

منبع: 'Electronic skin' lights up when touched