چاپ مستقیم حسگرها روی پوست انسان

محققان "موسسه فناوری هاربین" چین در مطالعه اخیرشان از چاپ حسگرهایی به صورت مستقیم بر روی پوست انسان خبر داده‌اند.

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکسپلوریست، فناوری پوشیدنی از فناوری‌های کاربردی هستند که می‌توانند بر سلامت افراد نظارت کنند و داده‌های ارزشمندی را جمع آوری کنند. این فناوری طی سال‌های آینده و با توجه به افزایش علاقه جامعه علمی به آن پیشرفت چشمگیری خواهد داشت. اکنون یک تیم بین‌المللی از محققان با چاپ حسگرهای مستقیم بر روی پوست انسان و بدون گرما، گامی مهم در جهت پیشرفت این فناوری برداشته‌اند.

"لینگ ژانگ"(Ling Zhang) نویسنده ارشد این مطالعه از  موسسه فناوری "هاربین" در چین و آزمایشگاه چنگ گفت: در این مقاله با استفاده از روش کاربردی "سینترینگ"(sintering) موفق به چاپ مستقیم حسگر روی پوست بدن شده‌ایم.

در مطالعات گذشته، دانشمندان صفحه مدار چاپی انعطاف پذیر برای استفاده در حسگرهای پوشیدنی ایجاد کرده بودند اما چاپ مستقیم آن روی پوست به دلیل فرآیند اتصال قطعات فلزی حسگر مشکل بود. این فرآیند با نام تف‌جوشی یا سینترینگ شناخته می‌شود و معمولاً به حدود ۵۷۲ درجه فارنهایت - ۳۰۰ درجه سانتیگراد – دما برای اتصال نانوذرات نقره حسگر به یکدیگر نیاز دارد.

تف‌جوشی یا سینترینگ(Sintering) یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد فلزی و سرامیکی است. تف‌جوشی چسباندن یا چسبیدن ذرات یک یا چند ماده به یکدیگر از طریق ذوب سطحی بر اثر حرارت، همراه با فشار یا بدون آن، به‌ طوری‌ که به صورت یک توده جامد(solid mass) درآیند.

مسئله این است که سطح پوست نمی‌تواند چنین دمای زیادی را تحمل کند. برای حل این مسئله، دانشمندان یک لایه کمکی برای تف جوشی ارائه دادند که به پوست آسیب نمی‌رساند و می تواند در دمای پایین تر، مواد را به هم متصل کند. با افزودن یک ذره نانو به مخلوط، ذرات نقره در دمای پایین تری در حدود ۲۱۲ فارنهایت(۱۰۰ درجه سانتیگراد) تف جوش می‌شوند. ژانگ گفت از این روش می‌توان برای چاپ حسگرها روی لباس و کاغذ نیز استفاده نمود. این لایه تف جوش متشکل از خمیر پلی وینیل الکل و کربنات کلسیم است که پوسته تخم مرغ را تشکیل می‌دهد. این لایه ناهمواری‌های سطح چاپ را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد تا یک لایه فوق العاده نازک از الگوهای فلزی ایجاد شود که می‌تواند با حفظ قابلیت‌های الکترومکانیکی خم و جمع شود.

هنگامی که حسگر چاپ می‌شود، محققان از یک دمنده هوا مانند سشوار خنک شده برای حذف آب استفاده شده به عنوان حلال در جوهر استفاده می‌کنند. حسگرها قادر به ثبت دقیق و مداوم دما، رطوبت، سطح اکسیژن خون و سیگنال‌های عملکرد قلب هستند. این حسگر برای چند روز قوی و ضدآب است اما دوش آب گرم به راحتی آن را از بین می‌برد. همچنین قابل ذکر است این حسگر علاوه بر آنکه به پوست آسیب نمی رساند قابل بازیافت نیز است. دانشمندان در حال برنامه ریزی برای تغییر این فناوری برای ایجاد برنامه‌های خاص هستند و تمایل دارند حسگری مجزا برای نظارت بر علائم خاص مرتبط با کووید-۱۹ توسعه دهند.

ساخت پهپادی که می‌تواند تا ۲۰ کیلوگرم وزن را بلند کند

یک شرکت هلندی نوعی پهپاد تولید کرده که می‌تواند تا ۲۰ کیلوگرم بار را حمل کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از نیواطلس، شرکت هلندی "Acecore Technologies" یک هگزاکوپتر به نام "نوآ"(Noa) تولید کرده که می‌تواند تا ۲۰ کیلوگرم وزن را بلند کند.

این هگزاکوپتر دارای شش پروانه ۲۸ اینچی(۷۱۱ میلی‌متر) است که با فیبر کربن تقویت شده و اسکلت آن کربنی است.

برای محافظت این پهپاد از باران شش موتور آن به طرز وارونه جای‌گذاری شده‌اند.

در نتیجه، نوآ می‌تواند زیر بارش‌هایی که باعث جمع شدن ۹ میلی‌متر آب در ساعت می‌شود نیز پرواز کند. به علاوه، بازوهای پروانه تو خالی آن برای تسهیل عبور جریان خنک در سراسر پهپاد طراحی شده‌اند.

این سیستم باعث می‌شود "نوآ" در دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد هم قابل استفاده باقی بماند.

بازوها و پایه‌های پهپاد می‌تواند برای حمل‌ونقل با دست جدا شود.

مجموعا چهار بسته باتری لیتیومی قابل شارژ در پهپاد به کار گرفته شده و سازندگان آن مدعی شدند که این پهپاد می‌تواند بدون بار تا یک ساعت پرواز کند.

این زمان هنگامی‌ که پهپاد باری مانند یک دوربین حمل می‌کند، به ۴۰ دقیقه کاهش پیدا می‌کند.

اگر تجهیزات فیلمبرداری ۱۲ کیلوگرمی به پهپاد متصل شده باشد، زمان طی مسافت توسط آن به ۲۵ دقیقه می‌رسد.

تولیدکنندگان فیلم، نقشه برداران زمین‌، بازرسان برق و سایر افراد می‌توانند نوآ را سفارش دهند.

ترمیم جاده‌های آفریقای جنوبی با بطری‌های پلاستیکی شیر

هزینه تولید این نوع آسفالت با هزینه تولید آسفالت‌های معمول یکسان است اما با توجه به این که از میانگین ملی ۲۰ سال دوام جاده‌ها در آفریقای جنوبی، دوام بسیار بیشتری دارند از لحاظ اقتصادی به صرفه‌تر هستند.

آفریقای جنوبی با هدف تلاش برای رفع مشکل پسماندها و هم‌چنین بهبود کیفیت جاده‌های خود، در حال جمع‌آوری و بازیافت بطری‌های پلاستیکی شیر در سراسر کشور است.

به گزارش ایسنا، طبق اعلام فدراسیون جاده‌ای آفریقای جنوبی، خسارتی که چاله‌های جاده‌های این کشور به خودروها وارد می‌کنند، سالانه ۳.۴ میلیارد دلار برآورد می‌شود.

در ماه اوت شرکت "Shisalanga " در آفریقای جنوبی برای نخستین بار مرمت جاده‌ای در استان "کوازولو-ناتال" این کشور را با پلاستیک بر عهده گرفت. هم اکنون بیش از ۴۰۰ متر از این جاده با آسفالتی مرمت شده که با معادل تقریبا ۴۰ هزار بطری شیر پلاستیکی بازیافت شده، تهیه شده است.

این شرکت از پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلاستیک ضخیمی که به طور معمول برای ساخت بطری‌های شیر به کار می‌رود، استفاده می‌کند. یک کارخانه بازیافت محلی این پلاستیک‌ها را به صورت قرص‌های درمی‌آورد و آن‌ها را تا ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد داغ کرده تا ذوب شوند و سپس آن‌ها را با مواد افزودنی مخلوط می‌کند. این مواد جایگزین شش درصد از چسب‌های آسفالت می‌شوند، بنابراین هر تُن آسفالت حاوی حدود ۱۱۸ تا ۱۲۸ بطری است.

به گفته شرکت "Shisalanga " روند تولید این نوع از آسفالت نسبت به آسفالت‌های سنتی، فرآورده‌های سمی بسیار کمتری منتشر کرده و ترکیب آن بسیار با دوام‌تر و در برابر آب مقاوم‌تر بوده و هم‌چنین حداکثر دمای ۷۰ درجه سانتی‌گراد و حداقل دمای ۲۲ درجه زیر صفر را تحمل می‌کند.

هزینه تولید این نوع آسفالت با هزینه تولید آسفالت‌های معمول یکسان است اما با توجه به این که از میانگین ملی ۲۰ سال دوام جاده‌ها در آفریقای جنوبی، دوام بسیار بیشتری دارند از لحاظ اقتصادی به صرفه‌تر هستند.

بر خلاف اروپا که به طور معمول پسماندهای پلاستیکی قابل بازیافت مستقیماََ از خانه‌ها جمع‌آوری می‌شود، ۷۰ درصد از این پسماندها در آفریقای جنوبی از سایت‌های دفن زباله جمع‌آوری می‌شود.

شرکت "Shisalanga "با همکاری یک کارخانه بازیافت محلی در نظر دارد جاده‌های بیشتری را در آفریقای جنوبی با استفاده از آسفالت‌های ساخته شده از پلاستیک‌های بازیافتی بازسازی کند و این پروژه را در سراسر این کشور پیاده کند. با توجه به کیفیت بسیار بالای این آسفالت‌ها که موجب شگفتی کارشناسان شده، این شرکت امیدوار است بتواند سخت‌گیرانه‌ترین مقررات و استانداردهای جهانی را پاسخگو باشد.

استفاده از پلاستیک بازیافتی برای بازسازی جاده‌ها برای نخستین بار ۱۷ سال پیش در هند آغاز شد و سپس در مکان‌های مختلفی از جمله سراسر اروپا، آمریکای شمالی و استرالیا مورد آزمایش قرار گرفت. اما نگرانی‌هایی در مورد گازهای احتمالا سرطان‌زایی که در هنگام تولید آن‌ها منتشر شده و آزاد شدن میکروپلاستیک‌ها به دلیل از بین رفتن جاده‌ها وجود دارد.

اما شرکت "Shisalanga " که پنج سال زمان برای تحقیقات درمورد این تکنولوژی صرف کرده، اعلام کرده است که روش ذوب شدن پلاستیک به تعدیل‌کننده‌های چسب آسفالت‌ها، خطر آزاد شدن میکروپلاستیک‌ها را بسیار می‌کاهد.

استفاده از پلاستیک‌های بازیافتی برای بازساری جاده‌ها یکی از خلاقانه‌ترین روش‌های استفاده از پلاستیک‌های بازیافتی است. شرکت‌های محتلفی در سراسر جهان با استفاده از این پلاستیک‌ها به تولید آجر، سوخت یا حتی لباس می‌پردازند.

بنا بر گزارش سی‌ان‌ان‌، برخی از شرکت‌ها حتی از پلاستیک‌های غیرقابل بازیافت برای بازسازی جاده‌ها استفاده می‌کنند اما کارشناسان بر این باورند این روش بسیار خطرناک بوده و منجر به ایجاد میزان زیادی میکروپلاستیک می‌شود. هر چند متخصصان امید دارند در آینده بتوانند پلاستیک‌های غیرقابل بازیافت را نیز در این روند به کار گیرند.

ساخت زنبور‌های رباتیکِ کم-آسیب-پذیر در برخوردها

ساخت زنبور‌های رباتیک برای استفاده در عملیات‌های امداد و نجات

محققان موفق به تولید ربات‌های زنبور شکل شدند که می‌توانند بدون صدمه دیدن به دیوار برخورد کنند.

---

به گزارش ایسنا و به نقل از انگجت، ربات‌های کوچک پروازی که هم‌اکنون موجود هستند، خیلی دوام ندارند. به همین دلیل محققان دانشگاه هاروارد در راستای حل این مشکل برآمده و ربات‌های زنبوری تولید کرده‌اند که از عضلات مصنوعی و نرم برای پرواز استفاده می‌کنند. بدون اینکه آسیب ببینند.

به این ترتیب این ربات‌ها می‌توانند بدون اینکه صدمه ببینند، به دیوار اصابت کنند، به زمین سقوط کنند و یا حتی با زنبور‌های دیگر برخورد داشته باشند.

پیش از این نیز از عضلات نرم پروازی استفاده شده بود، ولی این برای اولین بار است که رباتی ساخته می‌شود که قدرت و کیفیت این را دارد تا معلق بماند.

ترفند محققان برای تولید این ربات، بهبود چگالی نیرو از طریق مواد تصفیه شده بود.

ساخت و جمع‌آوری این ربات‌ها هم آسان است و می‌توان آن‌ها را با تعداد بال و محرک بیشتری ساخت تا ربات بتواند کار‌های پیچده‌تری انجام دهد.

هنوز این فناوری در مقایسه با ربات‌های معمولی خیلی کارآمد نیست، ولی محققان هاروارد امیدوارند که ربات ساخت خود را بهبود بخشیده و به فروش برسانند.

اگر این کار انجام شود، ربات مذکور کاربرد‌های بالقوه‌ی فراوانی دارد.

مثلا محققان هاروارد گفته‌اند که می‌توان این ربات‌ها را در ماموریت‌های جست‌وجو و نجات به کار گرفت. جایی که ممکن است ربات به زیر آوار‌های حاصل از زلزله رفته و به دنبال بازماندگان حادثه بگردد.

کشف حالت جدیدی از ماده توسط دانشمند ایرانی

پژوهشگران آمریکایی به سرپرستی "جواد شبانی" دانشمند ایرانی موفق شدند حالت جدیدی از ماده را کشف کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، گروهی از فیزیکدانان "دانشگاه نیویورک" (NYU) به سرپرستی "جواد شبانی" (Javad Shabani)، استادیار فیزیک این دانشگاه، حالت جدیدی از ماده را کشف کرده‌اند که می‌تواند برای افزایش قابلیت‌های ذخیره انرژی در ابزار الکترونیک امیدوارکننده باشد و محاسبات کوانتومی را بهبود بخشد.

شبانی گفت: ما در بررسی خود موفق شدیم شواهد تجربی در مورد حالت جدیدی از ماده کشف کنیم که "ابررسانایی توپولوژیک" (topological superconductivity) نام دارد. این حالت توپولوژیک می‌تواند با روش‌های گوناگونی عمل کند که هم سرعت محاسبات کوانتومی را افزایش می‌دهند و هم ذخیره انرژی را تقویت می‌کنند.

فیزیکدانان دانشگاه نیویورک، در این کشف بزرگ با "ایگور زوتیک" (Igor Zutic)، پژوهشگر "دانشگاه بوفالو" (UB) و "الکس ماتوس ابیاگو" (Alex Matos-Abiague)، پژوهشگر "دانشگاه ایالتی وین" (WSU) همکاری داشته‌اند.

تمرکز این پژوهش، بر روش محاسبات کوانتومی است که با کمک آن می‌توان محاسبات را بسیار سریع‌تر از محاسبه معمولی انجام داد. روش محاسبه کوانتومی می‌تواند ظرفیت و سرعت پردازش داده را افزایش دهد.

شبانی و گروهش در این پژوهش، تبدیل حالت معمولی کوانتومی را به حالت توپولوژیک تحلیل کردند و سد انرژی میان این حالت‌ها را اندازه‌گیری کردند. آنها کار خود را با بررسی مستقیم ویژگی‌های این تغییر حالت در پارامتری که حالت ابررسانایی توپولوژیک را کنترل می‌کند، کامل کردند.

این محقق ایرانی در خصوص پژوهش انجام گرفته گفت: این کشف جدید در مورد ابررسانایی توپولوژیک در پلتفرم دوبعدی می‌تواند راه را برای ساخت کیوبیت‌های توپولوژیک مقیاس پذیر فراهم کند که نه تنها اطلاعات کوانتومی را ذخیره می‌کنند، بلکه می‌توانند حالت‌های کوانتومی را که بدون خطا عمل می‌کنند، ارائه دهند.