This post is also available in:
English (אנגלית)
הסביבה התת-ימית מציבה אתגרים משמעותיים בפני מערכות אלקטרוניות. חיישנים המשמשים צוללנים ורובוטים תת-ימיים נדרשים לעמוד בלחץ גבוה, בלחות ובמאמצים מכניים מתמשכים, תוך שמירה על ביצועים אמינים. כאשר חיישן נקרע או נוקב, הוא מאבד בדרך כלל את יכולת הפעולה שלו באופן מיידי, ותיקונו מחייב לרוב העלאת הציוד אל פני המים. מגבלה זו מקצרת את משך המשימה ועלולה ליצור סיכונים במהלך פעילות תת-ימית.
חוקרים מהאוניברסיטה הלאומית של סינגפור (National University of Singapore) פיתחו עור אלקטרוני חדש שנועד להתמודד עם האתגרים הללו. הטכנולוגיה, המכונה Self-Healing Magnetoelectric Sensory System (SMES), משלבת במערכת גמישה אחת יכולות חישה למגע, זיהוי קרבה, ניטור נזקים ותיקון עצמי, תוך שמירה על תפקוד הן באוויר והן מתחת למים.
בהשראת העור האנושי, המערכת בנויה מכמה שכבות גמישות העשויות מאלסטומר בעל יכולת ריפוי עצמי, שבתוכו משולבים מוליכים ממתכת נוזלית. השכבה העליונה מנטרת באופן רציף את מצבו של החיישן. כאשר הוא נחתך או נוקב, ההתנגדות החשמלית שלו משתנה באופן חד, וכך מסוגלת המערכת לזהות את הנזק, בדומה לאופן שבו העור האנושי חש בכאב. הודות לקשרים מולקולריים הפיכים בתוך החומר, האזורים הפגועים מתחברים מחדש כאשר הם באים במגע זה עם זה, והחיישן משקם את מבנהו ואת תפקודו ללא צורך בהחלפת רכיבים.
בשונה מסוגים רבים של עור אלקטרוני, SMES גם מייצר בעצמו את האותות החשמליים הדרושים להפעלתו. המערכת מבוססת על השראה אלקטרומגנטית ומשלבת מגנט קטן לצד סליל עשוי מתכת נוזלית. כאשר מופעל לחץ על החיישן או כאשר עצם מתקרב אליו, המגנט נע ביחס לסליל ומייצר מתח חשמלי, שבו משתמשת המערכת כדי לזהות מגע ועצמים סמוכים. מכיוון שמנגנון החישה מייצר בעצמו את האות החשמלי, אין צורך במקור מתח חיצוני, שהוא יתרון משמעותי במיוחד ביישומים תת-ימיים, שבהם החלפת סוללות היא משימה מורכבת.
על פי דיווח של TechXplore, ניסויי המעבדה הראו כי החיישן מגיב בתוך כ-41 אלפיות השנייה, ושמר על ביצועים יציבים גם לאחר 10,000 מחזורי פעולה. החוקרים דיווחו כי יכולות החישה שלו נותרו עקביות גם לאחר עשרה ימי טבילה במים, לרבות במי ים מדומים. לאחר ניקוב התאושש החיישן בתוך שניות, ואילו לאחר חתכים חמורים יותר הוא שב לתפקוד מלא לאחר פרק זמן ארוך יותר של ריפוי עצמי.
כדי להדגים את היישומים המעשיים של הטכנולוגיה שילבו החוקרים את העור האלקטרוני בכפפת צלילה חכמה, המסוגלת לתרגם מחוות יד לפקודות אלחוטיות כגון "עזרה", "עולה לפני השטח" ו"מחזיק". הכפפה גם מתריעה בפני המשתמש כאשר היא מזהה נזק משמעותי. בהדגמה נוספת הותקן החיישן על יד רובוטית תת-ימית, שהצליחה לאחוז בחפצים ולהעבירם תוך כדי זיהוי נזקי ניקוב שנגרמו מצדפים חדים, והתאוששות מהם.
מעבר למחקר המדעי, לעור אלקטרוני בעל יכולת ריפוי עצמי עשויים להיות גם יישומים משמעותיים בתחומי הביטחון וביטחון הפנים. רחפנים וכלים תת-ימיים בלתי מאוישים המשמשים לנטרול מוקשים ימיים, לבדיקת תשתיות, לאבטחת נמלים ולמשימות סיור פועלים לעיתים במשך זמן רב ללא גישה לאנשי תחזוקה. חיישנים המסוגלים לזהות את הנזק שנגרם להם, להמשיך לפעול ולתקן את עצמם עשויים לשפר את אמינות המשימה ולהפחית את הצורך בתחזוקה. אותה טכנולוגיה עשויה גם לשפר את ציוד הצוללנים, מניפולטורים תת-ימיים ומערכות רובוטיות רכות עתידיות המיועדות לפעול בסביבות ימיות מורכבות ובלתי צפויות.
המחקר פורסם כאן.
