ابتكر باحثون من جامعة خليفة مستشعرات رطوبة تستفيد من المواد ثنائية الأبعاد وتتكيف مع حركة الإنسان وتعمل بشكل مثالي حتى عند انحنائه أو تمدده، حيث يمكن لمستشعر الرطوبة المعتمد على المواد ثنائية الأبعاد الكشف عن وجود الأشياء أو الأشخاص القريبين منه دون الحاجة إلى القيام باتصال مباشر، ما يجعله مفيدًا للأجهزة الذكية، كما أنه يتميّز بسرعة استجابته، فهو يستغرق حوالي 0.8 ثانية فقط لتسجيل التغيّرات في الرطوبة، وهو متطلب هام لمراقبة أنماط التنفس بشكل فوري أو إنشاء بيئات سريعة الاستجابة في المنازل الذكية أو النهوض بقطاع الزراعة.
وقد نُشر البحث المعني بهذا الابتكار تحت عنوان "الصفائح النانوية ثنائية الأبعاد لمكسين كربيد التيتانيوم ومستشعر رطوبة عالي الحساسية يعتمد على أكسيد الغرافين للإلكترونيات المرنة والقابلة للارتداء" في المجلة العلمية الرائدة "كيميكال إنجِنيرِنغ" التي تركز على الهندسة الكيميائية، وضم الفريق البحثي من جامعة خليفة كلًا من الدكتور أنس العزام، أستاذ مشارك، والدكتور شعيب أنور، باحث في العلوم في قسم الهندسة الميكانيكية والنووية، وباحثيْ الدكتوراه الدكتور وقاص وحيد والدكتور محمد عمير خان، من مختبر الأنظمة الدقيقة في الجامعة.
يقوم مستشعر الرطوبة في هذا الابتكار على مواد مبتكرة ثنائية الأبعاد مثل الصفائح النانوية لمكسين كربيد التيتانيوم وأكسيد الغرافين، حيث يساهم في تحسين التكنولوجيا القابلة للارتداء في أجهزة مراقبة الصحة ويُنشئ بيئة أكثر استجابة في المنازل الذكية.
وتعمل الصفائح النانوية لمكسين كربيد التيتانيوم كأقطاب مرنة وموصلة للغاية فيما يعمل أكسيد الغرافين كطبقة استشعار، حيث يوفر مستشعر الرطوبة حلولًا عملية للاستخدام اليومي ليحل محل مستشعرات الرطوبة التقليدية التي تعتمد على استخدام الأقطاب المعدنية مع جسيمات مكسين تتكون من طبقات رقيقة من الكربيدات المعدنية الانتقالية، وتقدم مستوىً أفضل من القابلية للتوصيل وقوة التحمل الميكانيكية.
ويقوم المستشعر على مبدأ تغير الخصائص الكهربائية لبعض المواد عند تعرّضها للرطوبة، بفضل الصفائح النانوية للمكسين التي تعمل كأقطاب كهربائية وأكسيد الغرافين الذي يؤدي دور طبقة الاستشعار، فعندما تتغير مستويات الرطوبة، يرصد المستشعر هذه الاختلافات ويستجيب لمستويات الرطوبة التي تبدأ من 6% لتصل إلى 97% عند ترددات 1 كيلو هرتز و 10 كيلو هرتز، مع الحفاظ على أداء مستقر على مدار 24 ساعة.
وتعليقًا على الموضوع، قال الدكتور شعيب أنور: "تُعتبر التطبيقات العملية لهذه المواد النانوية ضرورية للتصدّي للمخاوف المتعلقة بالطاقة والاستدامة البيئية، حيث توجد حاجة ماسّة لاستبدال الطرق التقليدية المعقدة للتخليق بعمليات منخفضة التكلفة ومباشرة. وتعزّز قوة التحمل الميكانيكية لجسيمات مكسين ثنائية الأبعاد، قدرة المستشعرات على مقاومة الضغط، ما يجعلها مثالية للمستشعرات المرنة والقابلة للارتداء. لذلك، يلقي هذا البحث الضوء على إمكانات جسيمات مكسين ثنائية الأبعاد كأقطاب موصلة ومرنة ويستعرض آفاق تطبيقات المواد ثنائية الأبعاد في الإلكترونيات القابلة للارتداء."
ترجمة: مريم ماضي
أخصائية ترجمة وتعريب