كشف فريق من المهندسين بجامعة نبراسكا – لينكولن الأمريكية عن تطوير عضلة اصطناعية ذاتية الشفاء، قادرة على إصلاح الأضرار التي تلحق بها بشكل تلقائي دون الحاجة لأي تدخل بشري، وهو ما قد يمثل طفرة تكنولوجية في مجال الروبوتات والأنظمة الإلكترونية المتقدمة.

واستعرض الفريق هذا الابتكار خلال مؤتمر IEEE الدولي للروبوتات والأتمتة، حيث أوضح أن العضلة الجديدة تحاكي القدرات البيولوجية للكائنات الحية في اكتشاف الضرر ومعالجته، باستخدام مواد ذكية تجمع بين المرونة والقدرة على التفاعل الحراري والكهربائي.

ووفقا لموقع sustainability-times يقود المشروع البروفيسور إريك ماركيفيكا، الذي وصف هذه التقنية بأنها خطوة نحو بناء أنظمة إلكترونية أكثر قدرة على التحمل والتجدد الذاتي.

تقنية متعددة الطبقات مستوحاة من الطبيعة

تعتمد العضلة الاصطناعية على تصميم متعدد الطبقات. الطبقة الأساسية عبارة عن جلد إلكتروني مرن يحتوي على قطرات معدنية سائلة، تعمل كمستشعرات لاكتشاف مكان التلف، تعلو هذه الطبقة طبقة من البوليمرات الحرارية القابلة للإصلاح الذاتي، بينما توجد طبقة علوية مسؤولة عن الحركة من خلال ضخ الهواء أو السوائل.

وعند تعرض العضلة للضرر، تبدأ عملية المعالجة فوراً دون أي إشارات خارجية، يتم الكشف عن موقع التلف باستخدام خمسة تيارات كهربائية مراقبة، ثم يُعاد تشكيل مسار كهربائي بديل لتوليد حرارة محلية عن طريق تأثير "جول الحراري"، ما يؤدي إلى ذوبان المادة وإغلاق الشق تلقائياً.

الاستفادة من "العيوب" في الإلكترونيات

إحدى أبرز المزايا في هذا الابتكار هي قدرة النظام على "مسح" آثار الضرر وإعادة العضلة إلى حالتها الأصلية، من خلال ظاهرة تُعرف باسم "الهجرة الإلكترونية"، وهي ظاهرة فيزيائية كانت تُعتبر من العوامل المسببة لفشل الدوائر الإلكترونية، غير أن الفريق البحثي تمكن من تسخير هذه الظاهرة لإزاحة الذرات المعدنية عبر المسار المتضرر، مما يسمح بإعادة ضبطه واستعداده للاستخدام من جديد.

ماركيفيكا وصف هذه المقاربة بأنها "تحويل للخلل إلى ميزة"، مشيراً إلى أن هذا الاستخدام غير التقليدي للهجرة الإلكترونية يمكن أن يكون أساساً لتطوير أنظمة إلكترونية أكثر متانة وقابلية للتجديد الذاتي، خصوصاً في الأجهزة المصغّرة حيث تكون الأعطال أكثر تكراراً.

تطبيقات واسعة وتأثيرات بيئية

تمتد التطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا إلى عدة قطاعات حيوية، أبرزها الزراعة، حيث يمكن أن تعزز المعدات الذكية ذاتية الإصلاح من قدرتها على تحمل الظروف البيئية القاسية، كما يمكن استخدامها في الأجهزة الطبية القابلة للارتداء، ما يوفر استمرارية في الأداء دون الحاجة إلى صيانة متكررة.

ومن الناحية البيئية، تُسهم هذه التقنية في تقليل حجم النفايات الإلكترونية عبر إطالة عمر الأجهزة، ما يتماشى مع الجهود العالمية لتحقيق الاستدامة التكنولوجية وتقليل الاعتماد على المواد الخام النادرة.

ومع هذا الإنجاز، تفتح الآفاق أمام جيل جديد من الروبوتات والأنظمة الذكية القادرة على التفاعل والتعافي كما تفعل الكائنات الحية، وهو ما قد يغيّر بشكل جذري مستقبل التصميم الإلكتروني.