مادة ذكية.. تقنية جديدة قابلة للارتداء تكشف المخاطر البيئية أولًا

المادة القابلة للارتداء التي تستشعر درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية من خلال المحاليل الهلامية المائية المتغيرة اللون والمعززة بالذكاء الاصطناعي تم تطويرها من قبل فريق بحثي في جامعة خليفة بأبوظبي لتلبية الحاجة الملحة لمراقبة التعرض الشخصي للمخاطر البيئية؛ فقد استُخدم محلول هلامي مائي يحاكي قوة البلاستيك ويتبدل لونه استجابةً للظروف المحيطة، لصناعة أجهزة عبر تقنية الطباعة المتقدمة رباعية الأبعاد، معززة بدقة وديناميكية في الاستشعار.

تطور المادة القابلة للارتداء التي تستشعر درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية بتقنية الطباعة رباعية الأبعاد

قدّم فريق جامعة خليفة بقيادة باحثين مثل محمد النمر وراجي أدهم القفاص ورامي القفاص، وبالتعاون مع البروفيسور حيدر بات وياسمين حلواني من جامعة دبي، ابتكارًا مميزًا في مجال المستشعرات القابلة للارتداء التي تستشعر درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية؛ إذ نشروا نتائجهم في مجلة «إي إس ماتيريالز إند مانيوفاكتشرنغ» المتخصصة بالمواد والتصنيع، حيث يُعتبر المحلول الهلامي المائي المستخدم مزيجًا مبتكرًا يحاكي متانة البلاستيك وقوته، وتمت صناعتها بتقنية الطباعة رباعية الأبعاد التي تضمن أعلى دقة وتماسك في الشكل والوظيفة.

تتميز هذه المادة الجديدة بقوة مادية تضاهي النايلون، مما يمنحها القدرة على تحمل الاستخدام اليومي في المجوهرات الذكية كالأساور والخواتم والنظارات، وهذا يجعلها مناسبة لضمان الأداء الموثوق والمستمر، مع الحفاظ على مرونة التصميم وجمالية الشكل.

الابتكار في دمج المحاليل الهلامية المتغيرة اللون مع الذكاء الاصطناعي لتحسين مراقبة المخاطر البيئية

يكمن جوهر التقنية في دمج المساحيق اللونية الحرارية واللونية الضوئية ضمن المحاليل الهلامية المائية، بحيث يستجيب لون المادة لتغيرات درجة الحرارة ويستشعر أيضًا الأشعة فوق البنفسجية، ليظهر تغيرًا بصريًا واضحًا؛ وهذا الابتكار يزود المستخدمين بأداة فورية لرصد المخاطر البيئية عبر تنبيهات لونية متغيرة.

يُطبق على هذه التغيرات نماذج ذكاء اصطناعي مدرّبة على تصنيف نطاقات درجات الحرارة، محققة دقة تصل إلى 98.75%، ما يعزز من موثوقية المستشعرات في تقديم بيانات دقيقة وفورية دون الحاجة إلى شاشات أو بطاريات أو دوائر إلكترونية معقدة؛ وهو ما يجعل المشروع مكتفيًا ذاتياً ومناسبًا للاستخدام العملي.

تركيز مساحيق الكروم في التركيبة لا يتجاوز 2.5%، لكنه كافٍ لإحداث تغييرات مرئية دون التأثير على متانة المادة أو قوتها، مما يجعل المستشعرات اقتصادية ومقاومة للاستخدام اليومي.

استخدامات وقيود المادة القابلة للارتداء التي تستشعر درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية ورؤى مستقبلية للتطور

تتغير ألوان الجهاز القابل للارتداء بشكل واضح عند ارتفاع درجات الحرارة أو زيادة التعرض للأشعة فوق البنفسجية، مما يتيح وظيفة التنبيه الفوري لحماية المستخدم من المخاطر البيئية المتنوعة؛ إلا أن هناك قيودًا مثل تدهور الأصباغ الناتج عن التعرض المطول لأشعة الشمس، لكن في الاستخدامات العملية التي تستمر لمدة يوم أو يومين، تكون المادة مثالية للتطبيقات المؤقتة سواء في الصحة أو البيئة أو الحياة اليومية.

• قوة المادة تعادل قوة النايلون مع متانة للاستخدام المستمر
• استشعار حراري وضوئي متزامن عبر الأصباغ المتغيرة اللون
• اعتماد نموذج ذكاء اصطناعي بدقة تصنيف بلغت 98.75%
• استخدام تقنية الطباعة رباعية الأبعاد لدقة تصنيع فائقة
• مكتفية ذاتيًا دون الحاجة لبطاريات أو دوائر كهربائية
• مناسبة للاستخدامات المؤقتة ذات الطابع اليومي أو قصير الأمد

ينظر الفريق إلى هذه التقنية كخطوة أولى نحو المزيد من التطورات التي قد ترتبط في المستقبل بتطبيقات الهواتف الذكية، ما يفتح آفاقًا واسعة لدمج هذه المستشعرات في أنظمة ذكية تعزز من الوقاية الشخصية والصحة البيئية، مع إمكانية توسيع نطاق استخدامها في مجالات متعددة بفضل مرونتها وقابليتها للتخصيص.