ساخت فیبرهای چندمنظوره‌ای که امواج مکانیکی و الکتریکی را منتقل می‌کند

[رسول]

محققان ام.آی.تی با ترکیب مواد پیزوالکتریک در ساختار فیبرهای نوری موفق شده‌اند به آنها قابلیت تولید نیروی مکانیکی، ایجاد ارتعاشات صوتی و تبدیل مجدد این تغییرات به جریان الکتریسیته را نیز بدهند.



محققان مؤسسه فناوری ماساچوست، ام.آی.تی موفق به طراحی فیبرهای نوری شده‌اند که می‌توانند فشار را نیز تولید یا تغییرات آنرا حس کنند. این فیبرهای چندمنظوره می‌توانند در ساخت انواع حسگرها به کار گرفته شوند یا با فشرده‌سازی و اندکی تغییر به بافت‌های هوشمند تبدیل شوند.

به گزارش تکنولوژی ریویو، دکتر ییل فینک و همکارانش که پیش از این با ادغام مواد حساس به نور و حرارت در فیبرهای نوری توانسته بودند از این فیبرها حسگرهای متعدد و حتی دوربین تولید کنند، این بار با افزودن یک لایه مواد پیزو‌الکتریک به فیبرهای نوری موفق شده‌اند با تبدیل جریان الکتریکی به نیروی مکانیکی و برعکس، فیبرهایی با قابلیت حس تغییرات فشار ایجاد کنند.

در تولید این فیبرها علاوه بر استفاده از مواد صحیح، ترتیب چیدن لایه‌ها هم از اهیمت خاصی برخوردار است. باید از موادی شامل پلیمرها و فلزات در لایه‌های گوناگون و با ضخامت بسیار‌اندک استفاده شود تا حرارت با انبساط آنها قطر لایه‌ها را به سطح نانو برساند و امکان انتقال اطلاعات را فراهم کند.

به عنوان مثال در فیبرهای نوری با قابلیت حس تغییرات فشار از قالب اولیه‌ای به قطر 40 میلیمتر استفاده شده که ترکیبی از لایه‌های پلیمر در برگیرنده کریستال‌های پیزوالکتریک در حالت عادی و ترکیبات پلی‌کربناتی است که دارای گران‌روی بالا و قابلیت رسانایی قابل‌قبول هستند. با گرم شدن این لایه‌ها سطوح کش آمده و ضخامت سطح تا ابعاد نانو کاهش پیدا می‌کند. از این فیبرهای بسیارسبک، انعطاف‌پذیر و باریک می‌شود در انتقال تصاویر نیز استفاده کرد.

ریتش آگاروال، استاد مهندسی مواد دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «بزرگ‌ترین چالش در تولید این فیبرها ترکیب مواد متفاوت در کنار حفظ خواص هریک از آنها است».

در مرکز این فیبرها یک لایه پیزو‌الکتریک و الکترودهایی وجود دارند که می‌توانند الکتریسیته را انتقال دهند یا آنرا به لایه پیزو‌الکتریک برای تبدیل به نیروی مکانیکی تبدیل کنند. این نیروی مکانیکی و ارتعاشات حاصل از آن می‌تواند برای تولید موج و ارتعاشات صوتی به کار گرفته شود. فیبر می‌تواند مجددا ارتعاشات را دریافت و آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند.

فینک معتقد است این فیبرها می‌توانند کاربردهای متعددی داشته باشند. می‌شود از آنها زیر پوشش کف سالن‌ها برای شمارش افراد حاضر استفاده کرد یا در ترکیبات ساختمانی برای کشف ترک‌های احتمالی و تغییر ساختار آنها را به کار گرفت.

اما امید‌بخش‌ترین استفاده آنها در زیست‌پزشکی خواهد بود. آنها می‌توانند درون رگ‌های خونی حرکت کنند یا با رسیدن به ارگان‌ها به بررسی شرایط آنها یا وجود زیست‌نشانگر‌ها بپردازند. آنها با استفاده از پرتوهای زیرقرمز و ارتعاشات صوتی می‌توانند ترکیبی از عملکرد امواج فراصوت، دستگاه‌های مونیتور ضربان قلب‌ و حتی اسپکترومترهای شیمیایی را در اختیار پزشکان قرار دهند.

منبع: www.khabaronline.ir