حبر مرن يتغير شكله مع الحرارة

نجح فريق من الباحثين في KAIST في تطوير حبر إلكتروني جديد يتميز بقدرة فريدة على تغيير صلابته تبعًا لدرجة الحرارة. هذا الابتكار يتيح للأجهزة الإلكترونية أن تكون صلبة أو مرنة حسب الحاجة، مما يوفر إمكانات واسعة في مجالات الأجهزة الطبية القابلة للارتداء، والروبوتات اللينة، وزراعة الأعضاء الحيوية.

كيف يعمل

يعتمد هذا الحبر على قطرات دقيقة من الغاليوم المعلقة في مذيب بوليمري. عند درجة حرارة الغرفة يبقى الغاليوم صلبًا، مما يمنح الحبر صلابة. لكن عند رفع درجة الحرارة قليلًا، وبالتحديد فوق حرارة الجسم بقليل، يذوب الغاليوم ويتحلل البوليمر المحيط به، فيتحول الحبر إلى مادة لينة وموصلة للكهرباء.

ويؤدي نزع الغلاف المؤكسد الذي يغطي قطرات الغاليوم في بيئة حمضية عند التسخين إلى اندماجها في صورة سائلة. هذه الخاصية تجعل الحبر مناسبًا بشكل كبير للتطبيقات التي تحتاج إلى صلابة أثناء عملية التصنيع أو الزرع، مع مرونة لاحقة خلال الاستخدام.

الجوانب التقنية البارزة

• انخفاض الصلابة بأكثر من 1400 مرة عند التسخين.

• الاحتفاظ بموصلية عالية رغم المرونة.

• إمكانية الطباعة الدقيقة حتى 50 ميكرومترًا.

• توافق مع تقنيات صناعية شائعة مثل الطباعة بالشاشة، والرش، والغمس.

الاستخدامات التي تم إثباتها

قدّم الفريق البحثي تجربتين عمليتين للحبر:

• لاصقة جلدية قابلة للارتداء تبقى صلبة عند عدم ملامسة الجلد لتسهيل التعامل معها، لكنها تصبح لينة عند وضعها على الجلد مما يزيد الراحة.

• زرعة دماغية تحافظ على صلابتها أثناء الجراحة، ثم تصبح مرنة بعد وضعها داخل الجسم لتقليل تهيج الأنسجة وتحسين التوافق الحيوي.

أهمية هذا الابتكار

• سد الفجوة بين الإلكترونيات الصلبة واللينة، حيث تفرض المواد التقليدية اختيارًا بين المتانة أو الراحة، بينما يجمع هذا الحبر بينهما.

• تعزيز أمان الأجهزة الطبية وسهولة استخدامها من خلال زرعات تدخل بسهولة ثم تلين لتقليل الالتهابات والانزعاج.

• دعم تطوير الأجهزة القابلة للارتداء لتصبح أكثر قدرة على التكيف مع شكل الجسم، مما يجعل استخدامها طويل الأمد أكثر أمانًا وراحة.

• توفير إمكانات تصنيع واسعة بفضل توافق الحبر مع تقنيات الإنتاج المعتادة، مما يجعله قابلًا للتطبيق التجاري على نطاق واسع.