أيتها الدارة، أصلحي نفسك

يمكن لتطوير الأجهزة الإلكترونية الجديدة أن يستغرق شهوراً، وغالباً ما تكون مصنوعة من مواد باهظة التكلفة. ويمكن لأي شخص سبق له أن أسقط هاتفه الذكي أن يؤكد هذه الحقيقة، حيث تتميز هذه الأجهزة أيضاً بأنها عرضة للأضرار الفيزيائية، التي تحول جهازاً كان مفيداً يوماً ما، إلى شيء لا يعادل أكثر من ثقّالة للورق باهظة الثمن. هذا ما يجعل الأجهزة ذاتية التعافي مجالاً واسعاً للبحث.

نشر فريق من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، دراسةً عبر مجلة Science Advances Today، تبين أنهم ابتكروا حبراً يمكنه أن يمنح الإلكترونيات القدرة على التعافي من الأضرار الفيزيائية. حيث قاموا بحقن الحبر بتشكيلة خاصة من الجسيمات المجهرية لأحد المغانط شائعة الاستخدام. هذه الجسيمات المجهرية لديها حقول مغناطيسية تشغل حيزاً أكبر من حجمها نفسه، وبالتالي يمكن لهذه الجسيمات أن تنجذب لبعضها البعض عبر مسافات تمتد حتى عدة ميلليمترات. ولأن الجسيمات المجهرية تمتلك خصائص كهروكيميائية ضعيفة في حالتها الطبيعية، قام الباحثون أيضاً بربط الحبر بالكربون الأسود، وهي مادة تستخدم في صناعة البطاريات وأجهزة الاستشعار.

قام الباحثون باختبار حبرهم عبر طباعة دارة على أحد أكمام قميص، ثم وصلوها إلى ثنائي باعث للضوء "ليد" LED، وبطارية بحجم عملة معدنية. ثم قاموا بقص القماش والدارة، تسع مرات في المكان نفسه، إضافة إلى 4 أماكن مختلفة. وفي كل مرة، انطفأ ضوء الليد، ليضيء بعد ذلك من جديد عندما تصلح الدارة نفسها.

مدرسة جاكوبس للهندسة \ جامعة كاليفورنيا في سان دييغو

الابتكار الأفضل

في حين يشكل ابتكارهم واحداً من بين العديد من المواد ذاتية التعافي التي يتم تصنيعها، إلا أن نظام فريق جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، جدير بالاهتمام على عدة مستويات.

في حين يمكن للأنظمة الأخرى أن تستغرق دقائق أو حتى أياماً لكي تتعافى من جديد، يبدو أن حبرهم المغناطيسي أسرع أداءً، فهو قادرٌ على إصلاح التشقق الواحد خلال فترة زمنية تقارب 50 ميللي ثانية (0.05 ثانية). كما تستخدم بعض الأنظمة الأخرى كبسولات ميكروية مليئة بمواد معدنية لإصلاح أعطال الإلكترونيات، وبالتالي، فهي مصنوعة أساساً لتكون عناصر تستخدم لمرة واحدة، في حين يمكن لهذا النظام أن يصلح نفسه مراراً وتكراراً. كما أشار الباحثون أيضاً، إلى أنه خلافاً للأنظمة الحالية القائمة، يقوم نظامهم بإصلاح نفسه دون أي تدخل خارجي، ويمكنه أن يتعامل مع تشققات تصل حتى مسافة 3 ميلليمتر (0.12 إنش)، وهي تعتبر مسافة قياسية بالنسبة لنظام يتعافى ذاتياً.

تتميز هذه الطريقة بإمكانية استخدامها مع مواد أخرى تتمتع بخصائص مختلفة، لتمنحها ببساطة القدرة على التعافي الذاتي. يخطط الباحثون لابتكار عمليات محاكاة حاسوبية يمكنها أن تكوّن نماذج حول كيفية إنجاز عمل هذه الصيغ المختلفة من الحبر ذاتي الإصلاح، وبالتالي يمكننا في المستقبل، أن نستخدم الحبر في صناعة بطاريات يمكنها أن تصلح نفسها، وأجهزة استشعار كهروكيميائية، أو إلكترونيات قابلة للارتداء ومصنوعة من القماش.