نجح باحثون من جامعة لينشوبينغ والمعهد الملكي للتكنولوجيا (KTH) بالسويد في تصميم أول ترانزستور كهربائي خشبي في العالم.
اختراع ترانزستور خشبي كهربائي
من المتوقع أن يحقق ذلك الابتكار طفرة كبيرة في الصناعة من حيث الكفاءة والاستدامة.
والترانزستور هو جهاز إلكتروني صغير يعمل كمفتاح أو مضخم للإشارات الإلكترونية. ويتألف من ثلاث طبقات من المواد شبه الموصلة، وهي: الإيميتر والبيز والكولكتر.
فيما يعتمد عمل الترانزستور على تحكم تيار البيز في تيار الإيميتر؛ حيث يتم توصيل التيار الكهربائي بين الإيميتر والكولكتر، وتمر تيارات الإيميتر والكولكتر عبر الطبقة البيزية.
وعندما يتم تغيير تيار البيز يتغير تيار الإيميتر وبالتالي يتغير تيار الكولكتر أيضًا، وبذلك يمكن استخدام الترانزستور كمفتاح أو مضخم للإشارات الإلكترونية.
استخدامات الترانزستور
يستخدم الترانزستور في العديد من التطبيقات الإلكترونية؛ مثل:
- الأجهزة الحاسوبية.
- الجوالات الذكية.
- التليفزيونات.
- أجهزة الصوت.
- الأجهزة الطبية والأدوات العلمية.
- الأجهزة الفضائية.
- كذلك يستخدم الترانزستور في صناعة الإلكترونيات الرقمية.
- التحكم بالأجهزة والأنظمة الآلية والروبوتات.
- كما تعد الترانزستورات الأجزاء الأساسية في صناعة المعالجات الدقيقة، التي تشكل الأساس للحواسيب والأجهزة الذكية، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المتطورة التي يتم استخدامها بشكل يومي.
كيفية عمل أول ترانزستور كهربائي خشبي
أجرى الباحثون العديد من التغييرات على الخشب؛ حيث أزالوا المركّب الكيمائي “اللجنين” تاركين فقط ألياف السليلوز الطويلة مع القنوات.
ثم تم ملء هذه القنوات ببلاستيك موصل أو بوليمر يسمى (PEDOT: PSS)؛ ما ينتج عنه مادة خشبية موصلة للكهرباء.
وأدت هذه التغييرات إلى تطوير ترانزستور خشبي قادر على تنظيم التيار الكهربائي. وتوفير وظيفة مستمرة عند مستوى إخراج محدد.
علاوة على ذلك يمكنه تشغيل وإيقاف الطاقة بتأخير ضئيل جدًا؛ إذ يستغرق إيقاف تشغيل الترانزستور حوالي ثانية بينما يستغرق تشغيله حوالي خمس ثوانٍ.
وتتيمز قناة الترانزستور النهائية بأنها كبيرة جدًا؛ حتى يتسنى لها تحمّل تيار أعلى من الترانزستورات العضوية العادية، والتي قد تكون مهمة لبعض التطبيقات المستقبلية.
من جانبه قال “إيزاك إنجكويست”؛ الأستاذ المساعد الأول في مختبر الإلكترونيات العضوية بجامعة لينشوبينغ: ” لقد توصلنا إلى مبدأ غير مسبوق. إنه ترانزستور خشب بطيء وضخم، لكنه يعمل وله إمكانات تطوير هائلة”.
لكن هذه ليست المرة الأولى التي يحاول فيها العلماء إنتاج ترانزستورات خشبية إلا أن التجارب السابقة أسفرت عن إصدارات يمكن أن تنظم النقل الأيوني فقط.
بالإضافة إلى ذلك يتميز الترانزستور الكهربائي الخشبي بأنه عندما تنفد الأيونات يتوقف الجهاز عن العمل.
من ناحية أخرى يمكن أن يعمل الترانزستور الجديد باستمرار وينظم تدفق الكهرباء دون تدهور.
ويرجع ذلك جزئيًا إلى خشب البلسا المستخدم في إنشاء الجهاز الجديد؛ حيث تتطلب التكنولوجيا المستخدمة خشبًا خاليًا من الحبوب ومنظمًا بشكل متساوٍ.
أخيرًا يأمل الباحثون في أن يلهم هذا الجهاز الجديد المزيد من الأبحاث، التي يمكن أن تؤدي إلى تطبيقات مفيدة؛ للاعتماد عليها في المستقبل.
اقرأ أيضًا:
ابل تسجل براءة اختراع لحزام إلكتروني خاص بساعتها الذكية