كشف باحثون من جامعة تشجيانغ بقيادة الأستاذ كاي تشن شو عن تقنية جديدة لحل مشكلة أكسدة النحاس في أنظمة الاستشعار، وهي مشكلة لطالما واجهتها العديد من الصناعات مثل الفضاء، السيارات، الرعاية الصحية، والنقل. نشر الفريق نتائج أبحاثهم في مجلة *International Journal of Extreme Manufacturing*.

تقنية جديدة لحل مشكلة أكسدة النحاس في أنظمة الاستشعار

تعتمد التقنية الجديدة على طريقة الكتابة بالليزر الهجين، التي تتيح دمج النحاس وأجهزة الاستشعار القائمة على الكربون في البلاستيك الهندسي الحراري المستخدم في العديد من الأجهزة الحساسة، ويسمح هذا النهج بمراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي، ما يضمن أداءً موثوقاً على المدى الطويل.

مشكلة أكسدة النحاس

يُعد النحاس عنصرا أساسيا في أنظمة الاستشعار بفضل موصليته العالية وتكلفته المنخفضة. ولكن، يُعاب عليه أنه يتأكسد بسهولة أثناء وبعد المعالجة، مما يؤثر على متانته ويقلل من كفاءة المستشعرات مع مرور الوقت. للتغلب على هذه المشكلة، طور فريق شو عملية معالجة ضوئية حرارية تضمن مقاومة النحاس للأكسدة حتى في درجات حرارة تصل إلى 170 درجة مئوية، مما يجعله أكثر ملاءمة للاستخدام في الظروف القاسية.

العملية الهجينة بالليزر

تتكون الطريقة الجديدة من خطوتين رئيسيتين:

1. إنشاء التوصيلات النحاسية: تم استخدام ليزر الموجة المستمرة لإجراء تقليل ضوئي حراري وتخميل أكسيد النحاس، مما ساهم في تكوين توصيلات نحاسية مقاومة للأكسدة.

2. تشكيل مستشعرات الكربون: استخدم الفريق ليزر الأشعة تحت الحمراء لإنشاء مستشعرات كربونية قائمة على الليزر من الركيزة البلاستيكية، ما يتيح مراقبة درجات الحرارة والظروف البيئية الأخرى في الوقت الفعلي.

التطبيقات المحتملة للتقنية الجديدة

يمكن أن تُستخدم هذه التقنية في مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك الفضاء والسيارات والقطارات عالية السرعة والأجهزة الطبية. يتيح النظام المدمج حلاً خفيف الوزن وطويل الأمد لمراقبة العوامل البيئية، مثل درجات الحرارة، مما يعزز من سلامة الأداء في بيئات قاسية.

يهدف فريق شو إلى توسيع النظام ليشمل مراقبة عوامل أخرى مثل الضغط والإجهاد والرطوبة، مع تطلعهم لتطوير أجهزة إلكترونية يمكن استخدامها على الأسطح المنحنية، مما سيفتح الباب أمام تطبيقات أكثر مرونة وابتكاراً.