مچ‌بند هوشمندی که بدن را به صورت سه‌بعدی اسکن می‌کند

پژوهش گاهی نیاز به فداکاری دارد. پاتریک دانر، محقق (Empa) به تازگی یک آزمایش را انجام داده و از آن فیلمبرداری کرده است. او در این گزارش می‌گوید: وقتی ولتاژ ۲۰۰۰ ولتی را روی نمونه اعمال کردم، آتش گرفت. این اتفاق ناگوار در ویدیوی تلفن همراه او به وضوح قابل مشاهده است. ابتدا دود ایجاد می‌شود و سپس شعله‌های آتش از پلیمر فوران می‌کنند. دورینا اوپریس، رئیس گروه تحقیقاتی مواد پلیمری کاربردی می‌گوید: امیدواریم شما توانسته باشید بخشی از آن را نجات دهید. یک مدرک برای یادگیری از نتیجه و نتیجه گیری مهم‌تر است. آن‌ها با تحقیقات خود بر روی پلیمر‌های الکترواکتیو، بخشی از پروژه‌ای در مقیاس بزرگ به نام (Manufhaptics) هستند.
هدف این پروژه چهار ساله به رهبری هربرت شی از آزمایشگاه مبدل‌های نرم در (EPFL) تولید دستکشی است که دنیای مجازی را ملموس می‌کند. مهم این است که تمام اجزای دستکش که نیرو‌های مختلفی را روی سطح دست اعمال می‌کنند در یک چاپگر سه بعدی قابل تولید هستند. برای اینکه سطوح مجازی، واقعی و اشیا در اندازه مناسب قابل لمس باشند، تیم‌های تحقیقاتی می‌خواهند سه نوع مختلف محرک را در دستکش ادغام کنند. در زیر انگشتان و نوک آن‌ها می‌توانند این کار را انجام دهند تا بافت خاصی را تکرار کنند. در ناحیه مفاصل انگشتان ترمز‌های الکترواستاتیکی تعبیه شده است که دستکش را سفت می‌کند و مفاصل را مسدود می‌کند. این‌ها اجسام بزرگ‌تر و جامد را شبیه‌سازی می‌کنند که هنگام لمس کردن مقاومت نشان می‌دهند.


نوع سوم محرک‌هایی که تجربه مجازی را کامل می‌کنند عملگر الاستومر دی الکتریک نامیده می‌شوند. این‌ها در پشت دست استفاده می‌شوند. پوست بیرونی دستکش را سفت می‌کنند تا در تمام نقاط کاملاً جا بیفتد. در طول تجربه آن‌ها همچنین می‌توانند به سطح دست فشار وارد کنند. پلیمر الکترو اکتیو مورد نظر باید قوامی شبیه کرم دست داشته باشد تا ماهیچه‌های مصنوعی به طور خودکار در یک چاپگر سه بعدی تولید شوند.

ماهیچه‌های مصنوعی در چاپگر سه بعدی:

دورینا اوپریس، رئیس این گروه تحقیقاتی، سال‌ها تجربه در زمینه پلیمر‌های الکترواکتیو دارد. این محقق توضیح می‌دهد: آن‌ها به میدان‌های الکتریکی واکنش نشان می‌دهند و مانند یک ماهیچه منقبض می‌شوند. آن‌ها همچنین می‌توانند به عنوان یک حسگر عمل کنند، نیروی خارجی را جذب کرده و یک پالس الکتریکی از آن تولید کنند. اوپریس توضیح می‌دهد: تا به حال، ما پلیمر‌های خود را با استفاده از حلال‌ها از طریق سنتز شیمیایی تولید می‌کردیم. اکنون همه چیز باید بدون حلال کار کند. طرح این است که تا ۱۰۰۰ لایه ظریف را در چاپگر سه بعدی روی هم قرار دهیم که همیشه بین پلیمر الکترواکتیو و یک لایه رسانا جریان متناوب وجود داشته باشد. اوپریس می‌گوید: در چنین فرآیندی باید از حلال اجتناب کرد. پاتریک دانر مشکل بعدی را توضیح می‌دهد: دو جوهر مورد نیاز برای ساخت لایه‌ها باید سازگاری دقیقی با هم داشته باشند تا از نازل چاپگر سه بعدی خارج شوند. چیزی با خواصی مشابه کرم دست که به راحتی از چاپگر خارج شود و سپس از نظر ابعادی روی پایه ثابت بماند پس از آن این ساختار لایه‌ای کرم مانند همچنان نیاز به اتصال عرضی به پلیمر مناسب دارد.

پس از یک سری آزمایشات طولانی پاتریک دانر فرمول امیدوارکننده‌ای پیدا کرد. کرمی که به اندازه کافی مایع است و در عین حال از نظر ابعادی پایدار است و از آن می‌توان پلیمر‌های الکترواکتیو را طی یک مرحله ایجاد کرد. همکار او تازیو پلجی در (ETH) زوریخ، مواد را در چاپگر سه بعدی خود با موفقیت در چندین لایه پردازش کرده است. در ایجا به طور متناوب بین مواد پلیمر و الکترود ۱۰۰۰ لایه وجود ندارد و فقط حدود ۱۰ لایه وجود دارد و ماهیچه مصنوعی چاپگر سه بعدی هنوز به طور رضایت بخشی عمل نمی‌کند.
اما اوپریس و دانر به همراه متخصصان چاپ (ETH) زوریخ احتمالاً به عنوان اولین تیم در جهان مطمئن هستند که بر این کار تسلط دارند. تنها رقبای علمی آن‌ها در این زمینه در دانشگاه هاروارد در ماساچوست مستقر هستند. اوپریس می‌گوید: من همکاران آنجا را از طریق برخی کنگره‌ها می‌شناسم. ما از نزدیک آنچه را که آن‌ها انجام می‌دهند تماشا می‌کنیم و آن‌ها نیز مطمئناً کار ما را زیر نظر دارند.