9 نوامبر 2020توسط موسسه فناوری شیباورا
کارتریج های یک چاپگر جوهر افشان با غلظت های مختلف با محلول های آبی LiCl پر شدند. استفاده از این محلول ها روی کاغذ به دلیل شل شدن و شکل گیری مجدد الیاف سلولز باعث می شود خود به خود تا شود. با غلظت های مختلف که منجر به زمان های مختلف تا خوردگی و شروع تغییر می کند.
وقتی حرکت طبیعی به ذهن خطور می کند ، گیاهان به احتمال زیاد در انتهای لیست اکثر افراد قرار دارند. حقیقت این است که گیاهان می توانند حرکات پیچیده ای را انجام دهند ، اما این کار را بسیار کند انجام می دهند. مکانیسم اصلی حرکت گیاه ، جذب و آزادسازی آب است. سلولز موجود در بافتهای گیاه آب را به داخل می کشد و منبسط می شود ، و وضعیت زیرین الیاف سلولز ، حرکت را در صورت نیاز هدایت می کند. حال ، اگر از این پدیده طبیعی ایده بگیریم و از آنها برای کاربردهای مهندسی آینده استفاده کنیم ، چه می شود؟
با کمال تعجب ، معلوم می شود که این نوع حرکت می تواند پایه ای برای تولید انواع جدید ربات ها و دستگاه های مکاترونیک شود. در مطالعه اخیر منتشر شده در Advanced Intelligent Systems ، تیمی از دانشمندان از موسسه فناوری Shibaura (SIT) و دانشگاه Waseda ، ژاپن ، ساده ترین روش بر اساس این مفهوم استخراج شده از طبیعت را ایجاد کردند تا کاغذ را به دلخواه خود تا کنند ، با استفاده از چیزی که با یک چاپگر جوهر افشان استاندارد انجام می شود . دکتر هیروکی شیگمونه از SIT ، دانشمند ارشد این مطالعه ، انگیزه آنها را توضیح می دهد: “فن آوری های چاپ برای تولید سریع اشیا در حال حاضر در کانون توجه هستند ، مانند چاپ 3 بعدی. با این حال ، چاپ دستگاه های مکاترونیک عملکردی همچنان یک چالش بزرگ است ؛ کار ما یافتن یک روش مناسب برای چاپ ساختارهای کاغذی تاشو است. از آنجا که کاغذ بیشتر سلولز است ، ما از گیاهان الهام گرفتیم. “
محققان ابتدا کارتریج های جوهر چاپگر معمولی را با محلول های مختلف آب پر کرده و خطوط مستقیم ساده را روی کاغذها چاپ کردند و باعث جمع شدن خود آنها شدند (شکل 1). آنها پس از استقرار بر روی بهترین ماده حل شده LiCl ، لیتیوم کلراید، کشف کردند که چگونه غلظتهای مختلف باعث ایجاد زمانهای مختلف فرایند تا شدن می شود. به همین منظور ، آنها چهار کارتریج جوهر چاپگر را – برای جوهرهای سیاه ، سرخابی ، زرد و فیروزه ای – با محلول های آبی LiCl در چهار غلظت مختلف پر کردند. در حالی که آب خالص باعث واکنش تقریباً فوری چین خوردگی می شود ، غلظت بالای LiCl باعث شروع عمل تاشدن ، کمی تغییر یافته می شود. غلظت نسبتاً کمتر باعث ایجاد تغییر بزرگتر در شروع تاشدن شده و حتی زمان تا شدن کندتر می شود.
با استفاده از مکانیسم خود تاشو ، دانشمندان تنها کاری را که باید انجام دهند این بود که بسته به توالی تاشو مورد نظر ، سندی برای چاپ به چاپگر بدهند که حاوی خطوطی از رنگهای مربوطه باشد. این رویکرد ساده به آنها امکان تولید ساختارهای مختلف تاشو اریگامی ، از جمله یک صفحه کاغذی سنتی و یک نردبان کاغذی کوچک را می دهد که خود را در وضعیت قرار می دهد ، آویزان می کند و سپس جمع می شود. دکتر Shingo Maeda از SIT اظهار داشت: “فناوری ما می تواند به راحتی تولید ساختارهای اوریگامی قابل انعطاف ، قابل کشش ، قابل استفاده و قابل شکستن باشد.”
اکنون ، تیم تحقیقاتی بر استفاده از این روش جدید تاشو برای توسعه دستگاه های مکاترونیک تمرکز خواهد کرد. برای انجام این کار ، آنها این روش را با تکنیک قبلی که خودشان توسعه داده بودند ترکیب می کنند. روشی برای چاپ سیم کشی بر روی کاغذ و همچنین استفاده از چاپگر استاندارد. دکتر شوجی هاشیموتو از دانشگاه واسدا می گوید: “با ادغام این دو فناوری ، ما یک روش ساخت سریع و در عین حال ساده برای عناصر مکاترونیک و روبات های کاغذی خواهیم فهمید ،” این کار می تواند در زمینه های فضایی ، بهداشت و درمان و کشاورزی ، دستگاه های هوشمند ساخته شده و یکبار مصرف مورد نیاز است. “
همچنین لازم به ذکر است که فرایند خود تاشو به هیچ نوع منبع انرژی خارجی و ماشین آلات پیچیده ای از هر نوع نیاز ندارد ، و این یک گزینه جذاب محیط زیست برای تحقق حرکت واقعیبا الهام از گیاه است. دکتر Hideyuki Sawada از دانشگاه واسدا اظهار داشت که آنها موفق شدند در یک میله سیلیکون به “فوتوتروپیسم خلفی” دست پیدا کنند. به عبارت دیگر ، آنها موفق شدند حرکت طبیعی برخی از گیاهان مانند گل آفتابگردان را هنگامی که به طور انتخابی به سمت خورشید یا منابع نور دیگر روبرو می شوند را، از نو بسازند. وی توضیح می دهد: “با استفاده از این روش ، می توانیم با اطمینان از اینکه پنل های خورشیدی همیشه در معرض نور خورشید هستند ، پنلهای کارآمدتری را طراحی کنیم.”
این مطالعه نشان می دهد که چگونه می توانیم از طبیعت برای توسعه فناوری انقلابی ، حتی با دستگاه های معمولی مانند چاپگر جوهر افشان الهام بگیریم!
