Výzkumní pracovníci z Izraelského technologického institutu Technion se domnívají, že samoopravná elektronika může existovat, a dokonce odhalili materiál, který to dokazuje.
Tak jak roste využívání technologií, je v zájmu společnosti, aby něco vydržely. Jenže technika, kterou každý den využíváme (chytré telefony, notebooky, TV apod.), má velmi omezenou životnost – často brzy vykazuje poruchy, poškození nebo se zcela rozbije. Kolikrát se přitom ukazuje, že oprava by nemusela být tak složitá. Stačilo by někde něco slepit, vyměnit díl nebo ho případně vytisknout na 3D tiskárně. Tím by se elektronice prodloužila životnost a šetřily přírodní zdroje.
Krátký životní cyklus je většinou způsoben i běžnou degradací elektronických součástí, včetně lithiových baterií. Kouř, oheň, voda, prach, koroze, kolísání teploty, záření, mechanické otřesy, náraz, porucha kontaktu a tepelné namáhání. Existuje mnoho způsobů, jak může být elektronika poškozena. Na druhou stranu jiné technologie, jako je ta vesmírná od NASA nebo komerční satelity, ke kterým není v případě nutnosti údržby snadný přístup, musí být vyrobeny tak, aby vydržely déle, respektive byly odolnější. Samoopravná elektronika by se proto mohla stát „svatým technickým grálem“.
Vědci objevili samoopravné nanočástice
Výzkumná skupina vedená profesorem Yehonadavem Bekensteinem z fakulty materiálových věd a inženýrství a ústavu pevných látek v Technionu studovala perovskitové nanočástice pro jejich potenciál poskytnout zelenou alternativu k toxickým olověným materiálům, které se hojně používají v elektronice. Při tom vědci přišli na něco nečekaného.
Tým zjistil, že perovskity po poškození zářením elektronového paprsku se mohou samy „léčit“. Perovskity, které byly poprvé objeveny už v roce 1839, si přitom nedávno získaly pozornost vědců díky jedinečným elektrooptickým vlastnostem, díky nimž jsou vysoce účinné při přeměně energie, a to i přes levnou výrobu. Jejich výzkum běží po celém světě, přičemž obzvlášť se jim věnuje pozornost v případě využití ve FV panelech, perovskity na bázi olova vysoce zvyšují účinnost solárních článků.
Ale zpět k výzkumu. Vědci zjistili, že nanokrystaly poškozenou oblast přesunuly do jiné, energeticky stabilní části a následovala její oprava. A to tak, že došlo k jejímu „spontánnímu vymrštění“ na povrch a ven, a tím se vrátila původní nedotčená struktura. Prostřednictvím tohoto samoléčebného procesu se nanokrystaly v podstatě zbavily svého poškození. Což je něco, na co se dlouho čekalo.
Výzkumníci z Technionu věří, že tento objev je klíčovým krokem k pochopení procesů, kterými se perovskitové nanočástice mohou samy opravovat. Tým se navíc domnívá, že toto je důvod, aby byly perovskitové nanočástice používány nejen v solárních panelech, ale i dalších elektronických zařízeních.
Budoucnost samoopravné technologie
Zatímco výzkumníci z Technionu zkoumají samoopravné možnosti především v případě menších materiálů a elektronických součástek, jiné projekty provedly obrovské skoky. Na světě jsou tak samoopravné stroje, systémy a robotika. Perfektním příkladem rozsáhlých samooprav hardwaru a softwaru je Dextre, označovaný v NASA za „údržbáře“ Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Dextre je nejsložitější kosmický robot na světě. Díky němu má ISS možnost využít pro opravy technologii místo toho, aby tak museli činit astronauté. Aby Dextre mohl operovat po celé délce vesmírné stanice, činí tak po kolejnici, která se nachází na modulech stanice. Pokud systémy, které nejsou přímo namontovány na modulech vesmírné stanice, vyžadují údržbu nebo opravu, lze Dextre nasadit na roztažitelné robotické rameno zvané Canadarm2.
Dextre je přitom masivní multifunkční robot vyvinutý Kanadskou kosmickou agenturou (CSA). Má za sebou již mnoho úspěšných úkonů – vyměnil baterie, detekoval úniky čpavku, což je pro bezpečný provoz vesmírné stanice kritická závada, a udělal ještě mnohem více. Zatímco Dextre je ovládán pozemními kontrolními týmy z NASA a CSA, některé jeho funkce jsou autonomní. Sledování Dextera v pohybu během opravárenské mise bezpochyby naznačuje, jak budou v blízké budoucnosti vypadat samoopravní roboti.
Samoopravné materiály jsou již mezi námi
Možná si to ani neuvědomujeme, ale samooprava je vlastně již realitou. Rozřezat kus plastu a nechat ho znovu opravit zní jako něco nemožného, nicméně s pokrokem v technologii a výzkumu se prokázal opak. Dnes již existují materiály, které se v případě poškození samy opraví bez nutnosti našeho zásahu. Je to dáno jejich složením, obsahují aditiva, která tuto opravu zařídí. Některé z materiálů se už používají např. v automobilovém průmyslu (pneumatiky), stavebnictví (beton) nebo lékařství (katetr). Bude to možné již brzy i v elektronice? A najdeme tak „lék“, jenž umožní, že se přes noc zahojí sama?
