به گزارش چاینا دیلی، این پژوهش که توسط محققان دانشگاه لانژو انجام شده، در نشریه نیچر منتشر شده است. به گفته این دانشگاه، یافتههای این مطالعه یک سامانه مواد جدید و پشتوانه فنی برای توسعه دستگاههای الکترونیکی انعطافپذیر سبز، پایدار و حسگرهای خودتأمینانرژی فراهم میکند.
فلکسوالکتریسیته به پدیده جفتشدگی الکترومکانیکی گفته میشود که در آن مواد تحت گرادیانهای کرنش، برق تولید میکنند و از نظر نظری در طیف گستردهای از مواد جامد مشاهده میشود.
به زبان ساده، این پدیدهای است که در آن مواد هنگام خمشدن برق تولید میکنند. این اثر با پدیده پیزوالکتریک متفاوت است؛ در اثر پیزوالکتریک، مواد هنگام فشردهشدن برق تولید میکنند. همه مواد دیالکتریک چنین اثری از خود نشان میدهند و از همین رو، این پدیده چشماندازهای کاربردی گستردهای دارد.
فلکسوالکتریسیته یکی از ویژگیهای فراگیر الکترومکانیکی در جامدات است و در حوزههای متنوعی مانند حسگری، محرکها (actuating) و برداشت انرژی، قابلیت کاربرد دارد. این پدیده تاکنون بهطور گسترده در مواد مصنوعی مانند کریستالها، سرامیکها و فلزات مورد مطالعه قرار گرفته، اما در مواد زیستی طبیعی همچون چوب بررسی نشده بود.
به دلیل ساختار سلسلهمراتبی پیچیده چوب و عوامل دیگری که شناسایی دقیق را دشوار میکنند، تشخیص مستقیم اثر فلکسوالکتریسیته در چوب و دیگر مواد طبیعی زیستتودهای با چالش روبهرو است.
پژوهشگران با بازآرایی ساختاری چوب، گرادیان کرنش را در آن تقویت کردند و با ترکیب آزمایشهای الکتریکی و آزمایشهای کنترلی، پاسخ فلکسوالکتریکی ایجادشده در چوب ساختاری هنگام تغییرشکل ناشی از خمشدن را تأیید کردند.
مواد ساختاری مبتنی بر چوب در مقایسه با سایر مواد سنتی فلکسوالکتریک، مزیتهای منحصربهفردی دارند.
چوب بهطور گسترده در دسترس، تجدیدپذیر و زیستتخریبپذیر است و از ساختارهای سلسلهمراتبی طبیعی، دیوارههای سلولی جهتدار و کانالهای فراوان متخلخل برخوردار است؛ ویژگیهایی که یک بنیان ساختاری طبیعی برای تنظیم گرادیان کرنش و پاسخهای جفتشدگی الکترومکانیکی فراهم میکنند.
این مطالعه بر ساختار چوب و فشردهسازی، ویژگیهای سبز و پایدار مواد زیستتودهای را برجسته میکند و همچنین امکان دستیابی به عملکرد الکترومکانیکی با کارایی بالا در مواد طبیعی زیستتودهای از طریق مهندسی ساختاری را نشان میدهد.
پژوهشگران همچنین یک حسگر انعطافپذیر خودتأمینانرژی مبتنی بر چوب توسعه دادهاند. این حسگر میتواند تغییرشکلهای بسیار کوچک ناشی از حرکت بدن انسان را بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی، به سیگنالهای الکتریکی قابل شناسایی تبدیل کند و امکان درک بلادرنگ حرکات مفاصل مانند حرکت انگشتان و مچ دست و نیز فعالیتهای ظریفتری همچون انقباض عضلات را فراهم سازد.
مطالعه نشان میدهد که چوب میتواند نهتنها بهعنوان یک ماده سنتی باربر عمل کند، بلکه بهعنوان واحد عملکردی اصلی برای الکترونیک انعطافپذیر سبز و اجزای حسگرهای خودتأمینانرژی نیز مورد استفاده قرار گیرد؛ حوزههایی مانند الکترونیک پوشیدنی، پایش سلامت، تعامل انسان–ماشین و رابطهای زیستی هوشمند، از جمله زمینههای دارای ظرفیت کاربردی هستند.
مواد فلکسوالکتریک مبتنی بر چوب از نظر سازگاری زیستمحیطی، پایداری منابع، سازگاری مکانیکی و یکپارچهسازی عملکردی دارای مزیتاند و گزینههای مادی جدیدی برای توسعه نسل آینده تجهیزات هوشمند سبز فراهم خواهند کرد.
منبع: chinadaily
