เซ็นเซอร์กล้องจุลทรรศน์และมอเตอร์ในสมาร์ทโฟนตรวจจับการเคลื่อนไหวและวันหนึ่งอาจช่วยให้กล้องโฟกัสได้ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นส่วนประกอบสำหรับเครื่องจักรเหล่านี้ที่เข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์ซึ่งอาจทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์การแพทย์เช่นแขนขาไบโอนิคและส่วนต่าง ๆ ของร่างกายเทียมอื่น ๆ นักวิจัยกล่าว
เทคโนโลยีนี้เรียกว่าระบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์หรือ MEMS และเกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนที่มีความกว้างน้อยกว่า 100 ไมครอนเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของเส้นผมมนุษย์ ตัวอย่างเช่น accelerometer ที่บอกสมาร์ทโฟนหากหน้าจอถูกจัดขึ้นในแนวตั้งหรือแนวนอนเป็นเซ็นเซอร์ MEMS มันแปลงสัญญาณจากสภาพแวดล้อมของโทรศัพท์เช่นการเคลื่อนไหวเป็นแรงกระตุ้นไฟฟ้า
แอคทูเอเตอร์ MEMS ซึ่งอาจเน้นของคุณกล้องของสมาร์ทโฟนถัดไปทำงานในทางตรงกันข้ามโดยการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหว
MEMS มักจะผลิตจากซิลิกอน แต่ตอนนี้นักวิจัยได้คิดค้นวิธีการพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่นสูงสำหรับเครื่องจักรขนาดเล็กเหล่านี้จากยางอินทรีย์พอลิเมอร์ที่เหมาะสำหรับการปลูกถ่ายในร่างกายมนุษย์มากกว่าซิลิกอน -7 การใช้งานการพิมพ์ 3 มิติในการแพทย์-
พอลิเมอร์ใหม่น่าดึงดูดสำหรับ MEMS เนื่องจากความแข็งแรงเชิงกลสูงและวิธีการตอบสนองต่อไฟฟ้า นอกจากนี้ยังไม่เป็นพิษทำให้เข้ากันได้ทางชีวภาพหรือเหมาะสำหรับใช้ในร่างกายมนุษย์
วิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการสร้างส่วนประกอบ MEMS จากพอลิเมอร์นี้เรียกว่าการพิมพ์หิน nanoimprint กระบวนการนี้ทำงานได้เหมือนแสตมป์ยางขนาดเล็กกดแม่พิมพ์ลงในพอลิเมอร์อ่อนเพื่อสร้างรูปแบบโดยละเอียดโดยมีคุณสมบัติลงไปที่นาโนเมตรหรือหลายพันล้านเมตรในขนาด นักวิทยาศาสตร์พิมพ์ส่วนประกอบหนาเพียง 2 ไมครอนกว้าง 2 ไมครอนและยาวประมาณ 2 เซนติเมตร
“ การพิมพ์ใช้งานได้จริงนั่นคือการบอกว่าเราสามารถได้รับสูตรที่ถูกต้อง” นักวิจัยลียาเอเกลนักวิทยาศาสตร์วัสดุที่มหาวิทยาลัยเทลอาวีฟในอิสราเอลบอกกับ Livescience "การผลิตในระดับเล็ก ๆ เป็นธุรกิจที่ยุ่งยากมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้วัสดุใหม่"
ความจริงที่ว่าการพิมพ์หินของ Nanoimprint ไม่ได้พึ่งพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีราคาแพงหรือยุ่งยากทำให้กระบวนการใหม่ง่ายและราคาถูก
"การใช้วัสดุที่อ่อนนุ่มในอุปกรณ์ขนาดเล็กนั้นยืดทั้งจินตนาการและขีด จำกัด ของเทคโนโลยีแต่การแนะนำพอลิเมอร์ MEMs เข้าสู่อุตสาหกรรมสามารถรับรู้ได้ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ที่อนุญาตให้มีการผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำ” Engel กล่าว
ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างชิ้นส่วน MEMS ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ Engel ตั้งข้อสังเกต แต่วิธีการของทีมของเธอมีข้อได้เปรียบ: มันสามารถผลิตชิ้นส่วนที่เข้ากันได้ทางชีวภาพเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วและราคาไม่แพง
“ วิธีการอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณต้องการลดสเกลด้านล่างไมครอนอาจมีราคาแพงมากและใช้เวลานาน” Engel กล่าว
ตัวอย่างเช่นการใช้ลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อสร้างชิ้นส่วน MEMS ขนาดใหญ่ "อาจใช้เครื่องทำงานได้ตลอดทั้งคืนซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงมาก" Engel กล่าว "กระบวนการที่เรารายงานใช้เวลาประมาณ 15 นาที"
เป็นโบนัสชิ้นส่วน MEMS ที่ทำจากพอลิเมอร์อินทรีย์นี้มีความยืดหยุ่นสูง พวกเขาอาจมีความยืดหยุ่นมากกว่าส่วนประกอบดังกล่าวหลายร้อยเท่าที่ทำจากวัสดุทั่วไป ตัวอย่างเช่นความยืดหยุ่นนี้สามารถทำให้เซ็นเซอร์ MEMS มีความไวต่อการสั่นสะเทือนและมอเตอร์ MEMS ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นนำไปสู่กล้องและสมาร์ทโฟนที่ดีขึ้นด้วยแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้น-
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะผลิตอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ซึ่งสร้างขึ้นเกือบทั้งหมดจากพอลิเมอร์
“ หากกระบวนการพิมพ์นั้นอนุญาตให้มีการผลิตอุปกรณ์พอลิเมอร์จำนวนมากเราจะดูความเป็นไปได้ของอุปกรณ์ที่ราคาถูกจนสามารถทิ้งได้” Engel กล่าว
“ ฉันคิดว่ากระบวนการพิมพ์เป็นเทคโนโลยีแห่งอนาคต” Engel กล่าวเสริม "จะต้องใช้เวลาเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย แต่ฉันเชื่อว่าวันหนึ่งมันจะเป็นไปได้ที่เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ที่ผลิตจากวัสดุอินทรีย์โดยใช้การพิมพ์"
นักวิจัยเตือนว่าพวกเขายังไม่ได้ปลูกฝังอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีนี้ในมนุษย์ "แม้ว่าเทคโนโลยีของเราอาจเปิดใช้งานสิ่งนี้ได้" Engel กล่าว
นักวิทยาศาสตร์จะนำเสนอผลการวิจัยของพวกเขาในวันที่ 19 กันยายนที่การประชุมนานาชาติเรื่องวิศวกรรมขนาดเล็กและนาโนในลอนดอน
ติดตาม LiveScience@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับLiveScience-
