المصدر: riken.jp
يمكن أن تسمح التكنولوجيا القابلة للانكماش الحراري التي طورها فريق من RIKEN بالكامل بتوصيل الخلايا الشمسية وأجهزة الاستشعار التي تعمل باللمس بالكائنات التي تجعلها أشكالها صعبة في صفح1.
وقد أشارت الدراسات الحديثة إلى أن الألواح المنحنية ذات الخلايا الشمسية تلتقط أشعة الشمس بكفاءة أكبر من تلك المسطحة في الأيام الملبدة بالغيوم. إحدى الطرق لإنتاج الإلكترونيات المنحنية هي مع ركائز تشبه المطاط ، ولكن الخلايا الشمسية على مثل هذه الركائز عادة ما يكون أداؤها أقل بكثير. في المقابل، تتمتع الخلايا الشمسية المصنعة على أوراق مرنة بكفاءة عالية، ولكن يمكن أن يكون من الصعب إرفاقها بالأسطح المنحنية - وهي حقيقة يمكن لأي شخص حاول تقديم هدية لف كرة القدم أن يشهد عليها.
أدرك الباحثون بقيادة تاكاو سوميا من مركز ريكن لعلوم المواد الناشئة أنه يمكن التغلب على هذه المشكلة باستخدام الأفلام التي تقلص الحرارة ، والتي تستخدم عادة لتغليف منتجات مثل الأدوية التي تصرف دون وصفة طبية. في حين أن معظم الإلكترونيات جامدة أو هشة للغاية بحيث لا يمكن إرفاقها لتقليص الفيلم ، فإن الفريق متخصص في إنتاج أجهزة فائقة النحافة ذات خصائص فريدة من نوعها.
ويشرح الباحث ستيفن ريتش في مرحلة ما بعد الدكتوراه قائلا: "عندما تصبح المادة أرق، تصبح أكثر مرونة- ولهذا السبب يمكننا تكوم رقائق الألومنيوم باليد، ولكن يمكننا أيضا استخدام الألمنيوم لصنع الدراجات". "على الرغم من أننا نستخدم مواد جامدة مثل المعادن والبلاستيك، إلا أنها أرق ثلاث مرات من كيس البقالة ويمكن أن تنحني بحدة كبيرة دون كسر".
قام زملاء ريتش وثلاثة من RIKEN بإرفاق ورقة بوليمر غير قابلة للتمدد ولكنها مرنة بفيلم يتقلص ، ثم استخدموا المجهر لمراقبة الهيكل الطبقي أثناء التعرض المختلفة للحرارة. وكشفت هذه الاختبارات أنه مع تقلص مساحة الجهاز بنسبة تصل إلى 70٪، خففت الأوراق فائقة الاثنة من سلالة الضغط عن طريق تشكيل تجاعيد وطيات صغيرة.
من خلال التحكم في حجم هذه التجاعيد واختيار المواد القادرة على البقاء على قيد الحياة على حد سواء الحرارة والتجاعيد الشديدة، وجد فريق ريكن أنها يمكن أن تقلص الوحدات الضوئية العضوية الجاهزة على الأجسام المستديرة (الشكل 1) وكذلك تلك التي لها زوايا حادة وانحناءات غير منتظمة، بما في ذلك الصخور البلاستيكية ودمى داروما اليابانية التقليدية.
على الرغم من أن الباحثين توقعوا أن الانكماش قد يضر المكونات الكهروضوئية ويقلل من أداء الجهاز ، إلا أن العكس حدث. وأشارت التجارب إلى أن الخصائص الضوئية لهياكل التجاعيد الناجمة عن الانكماش حسنت امتصاص الضوء، مما عزز كفاءة تحويل الطاقة بنسبة تصل إلى 17٪ على أجهزة بلانار.
استخدم الفريق أيضا التفاف الانكماش لتنقية مقبض فنجان بمستشعر لمس إلكتروني - وهو إنجاز دقيق يعمل كمثال على كيفية تطبيق هذه التكنولوجيا على نطاق واسع. يقول ريتش: "يمكننا دمج أجهزة استشعار إلى جانب شاشات العرض وأنظمة توليد الطاقة الترانزستورات لإنشاء واجهات تفاعلية.
