نانوسیم‌های نقره، سنگ بنای حسگرهای جدید

در سال 2012، دکتر Yong Zhu و تیم همکارش در دانشگاه کارولینای شمالی، موفق به ساخت نانوسیم‌های رسانا و الاستیکی شدند که می‌توانست در ابزارهای الکترونیک انعطاف پذیر و با قابلیت کش‌آمدن، به کار رود. مثال خوبی از این کاربرد در ابزارهای پوشیدنی یا حسگرهای چندکاره بود. هم اکنون تیم تحقیقاتی این دانشگاه اعلام کرده که با استفاده از این نانوسیم‌ها، اولین حسگر چندکاره خود را تولید کرده است.

با ساندویچ کردن یک ماده عایق بین دو نانوسیم نقره، این محققان توانستند خازنی بسازند که می‌توانست انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند. با کشیدن یا فشردن این رساناهای کش‌مانند یا حتی لمس‌کردن آنها، ظرفیت خازن تغییر می‌کرد که این تغییر ظرفیت می‌توانست برای استفاده در یک حسگر به کار رود. این سازوکار بسیار شبیه به نمایشگرهای لمسی به کار رفته در تلفن‌های هوشمند است؛ با این تفاوت که در اینجا حسگر، قابلیت کش‌آمدن را دارد و می‌تواند بر روی بسیاری از سطوح، همچون پوست انسان به کار گرفته شود.

به گفته‌ی محققان، این نوع حسگرها کاربردهای بالقوه‌ی بسیاری دارند؛ از جمله در زیست پزشکی، صنایع نظامی ، ورزشی و رباتیک. آن‌ها از این حسگرها برای مانیتور کردن حرکات انگشت شست و زانو در حین دویدن ، راه رفتن و پرش استفاده کردند.

تغییر شکلی که در این حرکات پدید می‌آید، بسیار بالاست و سایر حسگرها قادر به تحمل این شدت از تغییر شکل نیستند؛ اما حسگر ساخته شده از نانوسیم‌های نقره، می‌تواند تا 150 درصد –یا حتی بیشتر- از طول اصلی خود کش بیاید؛ آن هم بدون از دست‌دادن کیفیت عملکرد خود؛ بنابراین مناسب ترین گزینه برای چنین کاربردهایی محسوب می‌شود.

این تیم، همچنین از فناوری مذکور برای نقشه برداری از توزیع فشار – با استفاده از آرایه‌ای از حسگرها- استفاده کردند. این حسگرها با زمان پاسخ پایین 40 میلی ثانیه‌ای خود توانستند به خوبی از پس این کار بر بیایند. این فناوری می‌تواند در صنایع رباتیک نقش به سزایی ایفا کند. با استفاده از این حسگرها می‌توان به ربات‌های آینده حس لامسه‌ای مشابه انسان بخشید. در حقیقت با این حسگرها، ربات‌ها می‌توانند اشیاء را مشابه انسان‌ها حس کرده و متناسب با آن نیروی لازم را بر آن‌ها وارد کنند. کاربردی که برای ساخت دست‌های مصنوعی نیز بسیار مفید و البته لازم محسوب می‌شود.

مقاله‌ی این گروه با عنوان "Wearable Multifunctional Sensors Using Printed Stretchable Conductors Made of Silver Nanowires," در مجله‌ی علمی Nanoscale به چاپ رسیده است.