استخدموا تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في تطوير ليف بصري يرصد الحرارة والأشعة فوق البنفسجية في آنٍ واحد بتثبيت مساحيق حساسة على شكل بوليمرات حسب الطلب.

باحثون في جامعة خليفة يجمعون بين الكشف عن الحرارة والأشعة فوق البنفسجية في مستشعر واحد

طور باحثون في جامعة خليفة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد ليف بصري يمكنه استشعار كلٍ من الحرارة والضوء فوق البنفسجي، واللذَان يُعدان عاملين بيئيين هامين وعادةً ما يتطلبان أجهزة منفصلة.

تشمل قائمة الباحثين ديليب تشيكارامكودي والدكتور إسرار أحمد والبروفيسور راشد أبو الرُّب والدكتور أندرياس شيفر والبروفيسور حيدر بوت، حيث نشروا نتائج عملهم البحثي في مجلة "أدفانسد كومبوزيتس أند هايبريد ماتريالز" المتخصصة في المواد المتقدمة. تتميز مستشعرات الحرارة والضوء فوق البنفسجي التقليدية غالبًا بكونها إلكترونية، بيد أنه من الممكن أيضًا أن تكون ضخمة الحجم وباهظة الثمن أو عُرضَة للتشويش. يتميز الليف البصري الذي طبعه الباحثون بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بخفة وزنه ومرونته ومناعته ضد الضوضاء الكهرومغناطيسية،  كما يمكن تصميمه بحيث يتلائم مع تطبيقات مختلفة، وذلك بمجرد إجراء تعديلات طفيفة على تصميم المواد المستخدمة أو الطباعة.

استخدم الباحثون تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال المعالجة الرقمية للضوء في تثبيت مساحيق متلونة حراريًا وحساسة للأشعة فوق البنفسجية في شكل مزيج من مركبات كيميائية "بوليمرات" قابلة للمعالجة ضوئيًا ومُصَمَّمَة حسب الطلب. ويُمَكِّن هذا المزيج الليف البصري المطبوع من تغيير خواصه المتعلقة ببث وعكس الضوء استجابةً للتغيرات البيئية.

واستطاع الباحثون من خلال تعديل اتجاه الليف البصري، إما أفقيًا أو رأسيًا، أثناء طباعته أن يضبطوا التوازن بين الضوء المنتقل والمنعكس. وقد مالت الألياف الرأسية أكثر إلى عكس الضوء، بينما قامت الألياف الأفقية بالمزيد من البث، وذلك نظرًا للاختلافات في كيفية التفاعل بين الطبقات المطبوعة والضوء. وجاء الأداء الأقوى فيما يتعلق بالاستشعار المزدوج من جانب الألياف المطبوعة رأسيًا، حيث وُجِّهَ جزأها الحساس للأشعة فوق البنفسجية صوب الضوء القادم.

تؤثر الحرارة والأشعة فوق البنفسجية في كل شيء، بدءًا من المعدات الصناعية وانتهاءً بصحة الإنسان، ومن الممكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية لفترة مطولة إلى أضرار بالجلد وتحلل البلاستيك وتغيير التفاعلات الكيميائية، بينما يمكن للتغيرات الحرارية أن تعطل الأنظمة الإلكترونية وتُضعِف المواد وتُشَكِّل خطرًا على السلامة. ومن شأن توافر مستشعر واحد منخفض الكُلفة لرصد التغيرات في كلٍ من الأشعة فوق البنفسجية والحرارة في آنٍ واحد أن يُبَسِّط نظم الرصد ويقلل التكاليف وأن يعمل في الأماكن التي تتعطل فيها الأجهزة الإلكترونية التقليدية، كما يحدث في المجالات الكهرومغناطيسية القوية أو البيئات المكشوفة القاسية. 

ترجمة: سيد صالح
أخصائي ترجمة وتعريب