Reading Time: 4 minutes
Η έλευση του Υγρού Υπολογισμού
Η έλευση του Υγρού Υπολογισμού

Η έλευση του Υγρού Υπολογιστή

Η σημαντική πρόοδος στην ευέλικτη ηλεκτρονική και τη μαλακή ρομποτική οδήγησε στην εφεύρεση πολυάριθμων εξαρτημάτων και δομών από μαλακά και εύκαμπτα υλικά. Τούτου λεχθέντος, συσκευές όπως διακόπτες και αγωγοί που συνθέτουν ηλεκτρικά κυκλώματα είναι συχνά κατασκευασμένες από άκαμπτα υλικά. Επιπλέον, η σμίκρυνση των τρανζίστορ έχει συμβάλει σημαντικά στη μείωση του μεγέθους των ηλεκτρονικών συσκευών, από τα smartphone έως τους υπολογιστές και κυρίως στη μεγιστοποίηση της ισχύος και της διείσδυσής τους.

Ωστόσο, τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από στερεά κράματα εμποδίζουν την ανάπτυξη συσκευών ή αντικειμένων που μπορούν να μιμηθούν τέλεια τα ζωντανά πράγματα.

Μια ομάδα ερευνητών κατάφερε να δημιουργήσει ένα τρανζίστορ από μια ρευστή ουσία, φέρνοντας έτσι τον υπολογισμό υγρών σε μια νέα εποχή.

Σχεδιασμός Τρανζίστορ ρευστού

Οι μηχανολόγοι μηχανικοί Carmel Majidi και James Wissman, ερευνητές στο εργαστήριο Soft Machines του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon στο Πίτσμπουργκ των Ηνωμένων Πολιτειών, ερευνούν νέες μεθόδους παραγωγής για εύκαμπτα και εύκαμπτα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα ειδικό κράμα μετάλλων που μπορεί να διατηρηθεί σε υγρή κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου για να αντικαταστήσει τα άκαμπτα υλικά που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά, όπως ο χαλκός και το ασήμι. Το κράμα, κατασκευασμένο από ίνδιο και γάλλιο , είναι μια μη τοξική εναλλακτική του υδραργύρου και μπορεί να εγχυθεί σε καουτσούκ για να κάνει τα κυκλώματα τόσο εύκαμπτα όσο το ανθρώπινο δέρμα.

Σε συνεργασία με τον Μάικλ Ντίκι του Κρατικού Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας, και οι δύο ερευνητές ανακάλυψαν ότι αυτό το κράμα θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ηλεκτρονικών διακοπτών. Ο διακόπτης χρειάζεται μόνο μία σταγόνα από αυτό το κράμα. Όταν εφαρμόζεται τάση, η πτώση, η οποία μεταφέρει ηλεκτρισμό, χωρίζεται στη μέση και διακόπτει το ρεύμα. Στην πραγματικότητα, ο ηλεκτρονικός διακόπτης συμπεριφέρεται σαν ένα ρευστό τρανζίστορ.

Εφαρμογές Υγρών Υπολογιστών

Λόγω των μηχανικών ιδιοτήτων του, το υγρό μέταλλο μπορεί να αλλάξει λειτουργία ανάλογα με τη διαμόρφωσή του ή να επαναδιαμορφωθεί για να παρακάμψει ζημιές που προκαλούνται από ακραία περιβάλλοντα ή έντονους χειρισμούς. Ο Majidi αναφέρει το παράδειγμα ενός ρομπότ που μπορεί να μιμηθεί ένα πουλί κατά την πτήση. Καθώς αναπτύσσονται τα φτερά, τα κυκλώματα μπορούν να παραμορφωθούν και να επαναδιαμορφωθούν ή να αναλάβουν μια νέα ηλεκτρική λειτουργία.

Σύμφωνα με την ομάδα ερευνητών, τα ρευστά τρανζίστορ μπορούν να ενσωματωθούν σε μικροσκοπικούς υπολογιστές και να εμφυτευθούν στο σώμα για να αλληλεπιδρούν με βιοϋλικά, να παρακολουθούν την εξέλιξη των ασθενειών ή να αποκαθιστούν τη λειτουργία του εγκεφάλου μετά από εγκεφαλικό. (ΠΑΝΤΑ ΣΟΥ ΛΕΝΕ ΤΙ ΘΑ ΚΑΝΟΥΝ ΑΝ ΘΕΛΕΙΣ ΝΑ ΤΟ ΑΚΟΥΣΕΙΣ )

Λειτουργία του τρανζίστορ ρευστού

Όταν εφαρμόζεται τάση σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση σε μια σταγόνα υγρού μετάλλου, δύο σταγονίδια κινούνται το ένα προς το άλλο και συνενώνονται σε μια μόνο σταγόνα, σχηματίζοντας μια μεταλλική γέφυρα που άγει ηλεκτρισμό. Όταν εφαρμόζεται μια τάση σε διαφορετική κατεύθυνση, η σταγόνα χωρίζεται σε δύο σταγονίδια, ανοίγοντας το κύκλωμα και διακόπτοντας την ηλεκτρική ενέργεια.

Εναλλάσσοντας γρήγορα ανοιχτές και κλειστές καταστάσεις μεταγωγής χρησιμοποιώντας χαμηλή τάση, οι ερευνητές μπόρεσαν να μιμηθούν τις ιδιότητες ενός συμβατικού τρανζίστορ.

Το πέτυχαν χρησιμοποιώντας το φαινόμενο διάσπασης του ρευστού νήματος, γνωστό και ως αστάθεια Plateau–Rayleigh , που πήρε το όνομά του από τους φυσικούς Joseph Plateau και Lord Rayleigh. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί όταν το ρεύμα του νερού σπάει καθώς η ροή του νερού της βρύσης μειώνεται, σχηματίζοντας σταγονίδια νερού.

 

Η ομάδα επικεντρώθηκε στην αναπαραγωγή του φαινομένου της διάσπασης του ρευστού νήματος προκειμένου να ληφθούν δύο ξεχωριστά σταγονίδια από το υγρό κράμα μετάλλων. Για να γίνει αυτό, διεξήχθη μια σειρά δοκιμών βυθίζοντας το κράμα σε ηλεκτρολύτη υδροξειδίου του νατρίου.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η διάσπαση του ρευστού νήματος μπορεί να επιτευχθεί με τη σύζευξη της τάσης που εφαρμόζεται στο μέταλλο με μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Αυτή η υγρή υπολογιστική ένωση ονομάζεται “τρανζίστορ υγρού μετάλλου” επειδή έχει τις ίδιες ιδιότητες με ένα συμβατικό κύκλωμα τρανζίστορ. Τα σταγονίδια είναι παρόμοια με τα ηλεκτρόδια εκπομπής και συλλογής ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Η μελέτη τους με τίτλο « Electrical Switch Field-Controlled with Liquid Metal » δημοσιεύτηκε στο Advanced Science στις 26 Σεπτεμβρίου 2017.

ΠΗΓΗ substance.etsmtl.ca

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΑΝΤΩΝΗΣ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥΣ

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ GOOGLE

ΑΠΟΣΠΑΣΜΑ ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΚΕΣ ΔΗΛΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΕΛΛΗΝΩΝ ΣΥΝΕΛΕΥΣΙΣ

6.0 ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΕΣ

6.1. Θα δημιουργηθούν ειδικές υποδομές όπου οι ερευνητές θα μπορούν να υλοποιούν με άνεση τις έρευνες/-πειράματα καινοτομικά. Αξιοποίηση των αποτελεσμάτων.
6.2. Θα δημιουργηθούν ειδικά σχολεία για παιδιά με υψηλά νοητικά επίπεδα ούτως ώστε να αναπτύξουν ορθά τις δυνατότητες τους.
6.3. Θα εγκατασταθούν καινοτόμα προγράμματα και σοβαρά δίκτυα σε όλα τα τριτοβάθμια εκπαιδευτικά ιδρύματα στην Ελλάδα, έτσι ώστε με τα ειδικά προγράμματα να μπορέσουν να χρηματοδοτηθούν οι νέες καινοτομίες, δημιουργίες, τεχνολογίες και άλλες εξελίξιμες μορφές προϊόντων, έτσι ώστε τα παραγόμενα προϊόντα να διατίθενται αμέσως στο εμπόριο για περαιτέρω αμοιβαίο όφελος του εκπαιδευτικού προγράμματος, τους μαθητές που φοιτούν, τους καθηγητές που διδάσκουν και κατ’ επέκταση της Ελλάδος, των Ελλήνων και του Ελληνισμού γενικότερα, με τέτοιο τρόπο ώστε μέχρι το δέκα (10 %) τοις εκατό των δικαιωμάτων να επιστρέφει πίσω στο ίδρυμα/ σχολείο από όλες τις εμπορικές δραστηριότητες που θα προωθηθούν με τα νέα προϊόντα και τις τεχνολογίες και έτσι αυτά τα σχολεία/ ιδρύματα να δημιουργούν δικούς τους μηχανισμούς αυτοχρηματοδότησης για να λειτουργούν απρόσκοπτα.
6.4. Θα συσταθεί ειδική επιτροπή άμεσων αδειοδοτήσεων για επενδύσεις ειδικά σε καινοτόμες τεχνολογίες ώστε να ωφεληθεί άμεσα όλη η κοινωνία.

 

Τρανζίστορ μεγέθους ιού