بلندگوها و میکروفون های قابل اتصال به پوست

یک دستگاه الکترونیکی پوشیدنی کشف شده است که می تواند به بدن فرد متصل شود و به عنوان یک بلندگو و میکروفون عمل کند

کشف و طراحی دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی که می‌توانند توسط مشتریان بر روی بدن خود بپوشند در چند سال گذشته رو به افزایش است. چنین فناوری یا ابزار پوشیدنی را می توان به انسان متصل کرد پوست و می تواند، برای مثال، وضعیت سلامتی یا تناسب اندام یک فرد را ردیابی کند. چنین «ردیاب‌های سلامت یا فعالیت» و ساعت‌های هوشمند اکنون توسط چندین بازیگر فناوری در بازار تولید می‌شوند و محبوبیت آنها رو به افزایش است. آنها دارای سنسورهای حرکتی کوچکی هستند که امکان همگام سازی با دستگاه های تلفن همراه را فراهم می کند. اینها بخشی از زندگی روزمره مردم شده است.

اسپیکر و میکروفون قابل استفاده!

دانشمندان دانشکده انرژی و مهندسی شیمی UNIST یک فناوری پوشیدنی نوآورانه برای پوست انسان طراحی کرده‌اند که به یک بلندگوی چسبنده تبدیل می‌شود. میکروفن. این ماده یک نانو غشاء هیبریدی بسیار نازک و شفاف (کمتر از 100 نانومتر) است که ماهیت رسانایی دارد. این نانوغشاء می تواند به یک تبدیل شود بلندگو که برای تولید صدا به هر وسیله ای متصل می شود. نانوغشاها اساساً لایه‌های جداسازی نازکی با ضخامت در مقیاس نانو هستند. آنها بسیار انعطاف پذیر، وزن بسیار سبک و چسبندگی بالایی دارند که به همین دلیل می توانند مستقیماً به هر نوع سطحی متصل شوند. نانوغشاهای معمولی موجود مستعد پاره شدن هستند و رسانایی الکتریکی از خود نشان نمی دهند و این دلیلی است که چنین فناوری های نوظهوری محدود شده اند. برای دور زدن این محدودیت‌ها، محققان یک ماتریس نانوسیم نقره را در یک نانوغشاء پلیمری شفاف جاسازی کردند. چنین هیبریدی پس از آن خاصیت اضافی رسانایی بودن را دارد زیرا بسیار نازک، شفاف و به طور کلی از نظر ظاهری محجوب است. نازکی آن قابل توجه است و به این معنی است که 1000 برابر نازک تر از یک ورق کاغذ است! خواص اضافی تعامل کارآمد با سطوح منحنی و پویا را بدون پارگی یا ترک تسهیل می کند. استفاده از چنین نانوغشاهای هیبریدی که خواص نوری، الکتریکی و مکانیکی قابل توجهی دارند، محققان را قادر ساخت بلندگوها و میکروفون هایی بسازند که می توانند به پوست متصل شوند.

این بلندگو از یک ولتاژ الکتریکی متناوب برای گرم کردن ماتریس نانوسیم نقره استفاده کرد که سپس امواج صوتی (صدای ترموآکوستیک) را به دلیل نوسانات ناشی از دما در هوای اطراف تولید کرد. برای نمایش عملی، آنها از یک میکروفون تجاری برای تشخیص و ضبط صدا استفاده کردند. دستگاه اسپیکر متصل به پوست به خوبی پخش می شد و صداها به راحتی قابل تشخیص بودند. برای کار به عنوان یک میکروفون، نانوغشاهای هیبریدی بین فیلم‌های الاستیک (پلی دی‌متیل سیلوکسان با طرح‌ریزی شده) با الگوهای کوچک در ساختاری مانند ساندویچ قرار داده شدند. این می تواند صدا و ارتعاش تارهای صوتی را با دقت تشخیص دهد. این به دلیل ولتاژ تریبوالکتریکی است که در هنگام تماس با لایه های الاستیک ایجاد می شود. این نیز عملا آزمایش شد و به آرامی کار کرد.

چنین فناوری نازک، انعطاف پذیر و شفاف قابل اتصال به پوست که پوست انسان را به بلندگو یا میکروفون تبدیل می کند، در واقع برای اهداف تفریحی برای مشتریان جالب است. این فناوری می تواند در کاربردهای تجاری نیز مفید باشد. به عنوان مثال، طراحی میکروفون را می توان تغییر داد تا از آن برای باز کردن قفل سیستم های امنیتی فعال با صدا برای تلفن های هوشمند یا رایانه استفاده شود. می توان از آن برای افراد دارای اختلال شنوایی و گفتار، برای استفاده در حسگرها و دستگاه های مراقبت بهداشتی منسجم استفاده کرد. برای استفاده تجاری، دوام مکانیکی و عملکرد دستگاه باید بهبود یابد. این مطالعه مسیری را برای نسل جدید حسگرها و دستگاه های پوشیدنی تعیین کرده است. نگرانی در مورد ایمنی چنین دستگاه های پوشیدنی همچنان وجود دارد. اگرچه ادبیات علمی بسیار کمی برای اثبات همه جانبه اثرات مضر چنین دستگاه هایی در دسترس است، اما به خوبی شناخته شده است که این دستگاه ها تشعشعات، به ویژه تلفن های همراه و اتصالات Wi-Fi را منتشر می کنند. این نگران کننده است که این دستگاه های الکترونیکی فرسوده می شوند بنابراین در تماس مستقیم با بدن ما هستند. این احتمال وجود دارد که قرار گرفتن در معرض طولانی مدت از این دستگاه ها می تواند خطرات درازمدت سلامتی برای فرد ایجاد کند. آگاهی بیشتری هم از سوی تولیدکنندگان و هم از سوی مصرف کنندگان در مورد اینکه آیا چنین دستگاه هایی با رعایت تمام مراحل ایمنی درست طراحی شده اند، مورد نیاز است.

***

{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}

منبع (ها)

کانگ اس و همکاران 2018. نانوغشاهای شفاف و رسانا با آرایه های نانوسیم نقره متعامد برای بلندگوها و میکروفون های قابل اتصال به پوست. با پیشرفتهای علمی. 4 (8).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aas8772

***