THMMY.gr

Όταν ένα κύκλωμα σε κάποιο ηλεκτρονικό chip κοπεί ή αστοχήσει, αχρηστεύεται ολόκληρο το chip ή ακόμα και η συσκευή. Προσπαθώντας να αντιμετωπίσει το πρόβλημα, μία ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Illinois κατασκεύασε σύστημα αυτόματης επισκευής του κυκλώματος, που αποκαθιστά την ηλεκτρική αγωγιμότητα σε κομμένο κύκλωμα σε ελάχιστο χρόνο.
 
Η ερευνητική ομάδα των καθηγητών αεροδιαστημικής Scott White και επιστημής των υλικών Nancy Sottos, δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Materials.
 
Ο καθηγητής Χημείας, Jeffrey Moore, που συντέλεσε στη σύνταξη της δημοσίευσης ανέφερε:
"Πρόκειται για απλοποίηση του συστήματος. Αντί να χρησιμοποιούνται εφεδρικά τμήματα ή διαγνωστικα συστήματα, το υλικό είναι σχεδιασμένο ώστε να φροντίζει από μόνο του το πρόβλημα."
 
Καθώς οι ηλεκτρονικές συσκευές εξελίσσονται με σκοπό την εκτέλεση ολοένα και πιο σύνθετων διεργασιών, οι κατασκευαστές προσπαθούν να συμπυκνώσουν τα ολοκληρωμένα κυκλώματα όσο το δυνατόν περισσότερο. Ωστόσο, η αυξημένη πυκνότητα επιφέρει ζητήμα αξιοπιστίας, όπως η ανακοπή της ροής εξαιτίας της διακύμανσης της θερμοκρασίας ή της καταπόνησης του υλικού, με ενδεχόμενο αποτέλεσμα τη πλήρη αδρανοποίηση της συσκευής. Η καθηγήτρια Nancy Sottos ανέφερε χαρακτηριστικά:
"Σε γενικές γραμμές δεν είναι προσβάσιμο το κύκλωμα για επισκευή. Μερικές φορές είναι αδύνατο να φτάσεις στο εσωτερικό του. Σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα πολλαπλών επιπέδων, δεν υφίσταται τρόπος ανοίγματος. Κανονικά αντικαθιστάς ολόκληρο το chip. Το ίδιο συμβαίνει και με τις μπαταρίες. Δεν μπορείς να ανοίξεις μία μπαταρία για να προσπαθήσεις να βρεις την πηγή του προβλήματος."
 
Οι περισσότερες καταναλωτικές συσκευές έχουν σχεδιαστεί με μικρό χρονικό ορίζοντα λειτουργίας με στόχο τη συχνή αντικατάσταση, αυξάνοντας τα απορρίματα ηλεκτρονικών. Όμως υπάρχουν κρίσιμα όργανα που χρησιμοποιούνται στη διαστημική τεχνολογία και στο στρατό, όπου δεν υπάρχει το περιθώριο επισκευής ή αντικατάστασης.
 
Η ερευνητική ομάδα του Illinois είχε στο παρελθόν αναπτύξει ένα σύστημα αυτοϊάσιμου πολυμερούς, αλλά επέκτεινε την τεχνική της σε αγώγιμα υλικά. Διασκόρπισε μικροκάψουλες διαμέτρου 10 μικρομέτρων πάνω από τη γραμμή χρυσού που λειτουργεί ως κύκλωμα. Καθώς η διάρρηξη του κυκλώματος επεκτείνεται, οι μικροκάψουλες σπάνε και διαχέουν το υγρό μέταλλο που περιέχουν. Το τελευταίο συμπληρώνει το κενό στο κύκλωμα και αποκαθιστά τη ροή των ηλεκτρονίων.

Ο καθηγητής White συμπλήρωσε:
"Το εντυπωσιακό σημείο στη δημοσίευση είναι ότι πρόκειται για την πρώτη υλοποίηση της επισκευής με μικροκάψουλα σε τέτοιου είδους υλικό. Οι προηγούμενες εφαρμογές της μεθόδου αφορούσαν στην επισκευή της δομής του υλικού. Η συγκεκριμένη όμως αποσκοπεί στην αποκατάσταση της αγωγιμότητας. Δείχνει ότι η μέθοδος μπορεί να επεκταθεί και σε άλλα πράγματα."
Μία αστοχία στο υλικό διακόπτει τη ροή για λίγα microsecond, καθώς το υγρό μέταλλο της μικροκάψουλας συμπληρώνει άμεσα το κενό. Οι ερευνητές έδειξαν ότι το 90% των δειγμάτων τους επισκευάστηκαν φθάνοντας το 99% της αρχικής αγωγιμότητας, ακόμα και με μικρό πλήθος καψουλών.
 
Το αυτοϊάσιμο σύστημα έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της αυτονομίας και της τοπικής δράσης. Ανοίγουν μόνο οι μικροκάψουλες που σπάζουν από τη ρήγμα του κυκλώματος, επομένως η επισκευή γίνεται τοπικά. Δεν χρειάζεται ανθρώπινη συμμετοχή ή διαγνωστική μέθοδος, ευτύχημα για τις εφαρμογές όπου δεν υπάρχει πρόσβαση στο ελαττωματικό σημείο, όπως στις μπαταρίες ή σε διαστημόπλοια και αεροπλάνα. Ο Sottos πρόσθεσε:
"Σε ένα αεροπλάνο, ιδίως αμυντικού τύπου, υπάρχουν πολλά μίλια αγώγιμου σύρματος. Συχνά δεν γνωρίζεις πού κόπηκε το κύκλωμα. Η αυτονομία είναι θετική, αφού το κύκλωμα ξέρει από μόνο του πού κόπηκε, ακόμα κι αν εμείς αγνοούμε."
 
Προσεχώς, οι ερευνητές σχεδιάζουν να βελτιστοποιήσουν το σύστημά τους και να ανακαλύψουν άλλες δυνατότητες για τη χρήση των μικροκαψουλών στον έλεγχο της αγωγιμότητας. Το ενδιαφέρον τους εστιάζεται κυρίως στο πεδίο των μπαταριών, ώστε να βελτιώσουν την ασφάλεια και την αντοχή τους στο χρόνο.
 
https://www.youtube.com/watch?v=wgLd8kWmPMI

πηγή (http://www.adslgr.com/forum/showthread.php?t=579508)
αγλλική πηγή (http://www.cellular-news.com/story/52340.php)