Trong tương lai gần, có thể đến lúc các sản phẩm chế biến gỗ và mạch điện tử có thể được tích hợp

Trong tương lai gần, có thể đến lúc các sản phẩm chế biến gỗ và mạch điện tử có thể được tích hợp

    [Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại

    https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos

    Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]

    Trong tương lai gần, có thể đến lúc các sản phẩm chế biến gỗ và mạch điện tử có thể được tích hợp. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Ochanomizu, Đại học Công nghệ Tokyo, Yahoo và Đại học Tokyo đã phát triển một công nghệ làm cacbon hóa một phần bề mặt gỗ bằng máy xử lý laser và sử dụng nó như một phần của hệ thống dây điện và cảm biến.

    Vì dây dẫn được gọi là than nên giá trị điện trở cao hơn so với dây đồng được sử dụng cho bảng mạch in thông thường (PCB). Do đó, nó không thích hợp với dòng điện lớn, nhưng nó có thể xử lý tín hiệu với dòng điện vài miliampe. Cho đến nay, nhóm nghiên cứu đã tạo ra nguyên mẫu một cảm biến cảm ứng điện dung (hình ở phần đầu) và một mạch công tắc có thể phát hiện việc đóng và mở cửa (hình bên dưới) bằng cách kết hợp hệ thống dây điện bằng than và một bảng vi máy tính.
    Mở rộng ứng dụng của máy xử lý laser
    Nói đến máy gia công laser, cắt, khoan và khắc là những công dụng phổ biến. Hiệu suất và giá cả của nó khác nhau tùy thuộc vào loại dao động laser, nhưng trong những năm gần đây, các sản phẩm rẻ tiền vài trăm nghìn yên đã xuất hiện. Nó được biết đến như một công cụ quen thuộc không chỉ dùng trong công nghiệp mà còn được gọi là DIY.

    Nếu hệ thống dây điện và cảm biến có thể được tạo trực tiếp trên bề mặt gỗ bằng máy xử lý laser như vậy, thì việc kết hợp các chức năng điện với các sản phẩm đồ gỗ sẽ dễ dàng hơn. Điều này là do không cần phải quấn dây bọc vinyl bên trong sản phẩm hoặc gắn các cảm biến cảm ứng riêng lẻ.
    Ví dụ về các phương pháp tạo hệ thống dây điện và cảm biến trên chính vỏ sản phẩm mà không sử dụng PCB như sau. Đó là phương pháp in mực dẫn điện bằng máy in phun và phương pháp cắt tấm dẫn điện bằng máy cắt decal.

    Trong phương pháp như vậy, cần phải chuẩn bị vật liệu dẫn điện cho hệ thống dây điện riêng biệt với các bộ phận của vỏ. Về mặt đó, nếu phương pháp là thay đổi bề mặt của bản thân gỗ thành than dẫn điện bằng máy xử lý laser, thì không cần thiết phải chuẩn bị riêng vật liệu dẫn điện. Khi thải bỏ sản phẩm, không cần thiết phải tách vật liệu dẫn điện.

    Theo Ayaka Ishii, nhóm nghiên cứu, còn có một điểm đáng khen nữa là "vì gỗ tự nhiên được sử dụng nên kết cấu tự nhiên không dễ bị suy giảm."
    Dám làm mờ tia laze và chiếu xạ
    Để chế biến gỗ bằng máy laser và sử dụng nó như một mạch điện, cần phải tạo ra một cái gì đó khác với cắt và khắc. Nói chung, máy laser điều chỉnh độ cao của sân khấu để phù hợp với tiêu điểm của tia laser. Tuy nhiên, trong cách sử dụng bình thường như vậy, gỗ bị đốt cháy, vì vậy nó không còn như than dẫn điện.

    Do đó, Ishii và các cộng sự đã tìm kiếm các điều kiện hoạt động của một máy xử lý laser phù hợp để tạo hình than. Đầu tiên, chiều cao của sân khấu của máy laser được hạ thấp khoảng 5 đến 6 mm so với mức thông thường, và tiêu điểm bị làm mờ có chủ ý. Trên hết, đầu ra tia laser bị triệt tiêu và tốc độ chiếu xạ được thiết lập nhanh hơn so với khi cắt.
    Sau đó, bằng cách chiếu tia laser nhiều lần vào cùng một vị trí và đốt nóng dần gỗ, người ta thu được than củi có tính dẫn điện cao và không bị gián đoạn. Ichiro Shiio, giáo sư danh dự tại Đại học Ochanomizu, giải thích, "Bằng cách chiếu tia laser từng chút một, nước trong gỗ đã được loại bỏ và cuối cùng chỉ còn lại carbon."

    Để tạo mẫu cho hệ thống dây điện và cảm biến bằng than, chúng tôi đã phát triển và sử dụng một công cụ thiết kế mẫu chuyên dụng bằng CAD (thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính).
    Lần này, nhóm nghiên cứu đã thử thách khả năng xử lý tia laser trong khí quyển để nhấn mạnh tính dễ dàng của việc tự làm. “Nếu được xử lý trong môi trường khí trơ như nitơ, có thể thu được dây than chất lượng cao hơn nữa,” (Ông Shiio).

    Chúng tôi cũng biết rằng loại gỗ rất quan trọng để có được hệ thống dây điện than chất lượng cao. Gỗ có độ cứng trung bình, chẳng hạn như lauan và bách, đạt được độ dẫn điện tương đối cao khi carbon hóa. Gỗ cứng như beech và sồi, và gỗ mềm như sugi có xu hướng không cung cấp độ dẫn điện như mong muốn.
    Những thay đổi về đặc điểm sẽ lắng xuống sau nửa năm
    Điều đáng lo ngại là sự thay đổi theo thời gian của hệ thống dây điện và cảm biến. Theo ông Ishii, điện trở suất bề mặt của dây dẫn than là thấp nhất ngay sau khi sản xuất và có xu hướng tăng dần theo thời gian. Tuy nhiên, dữ liệu cũng thu được rằng điện trở suất bề mặt tăng lên khoảng 1,5 lần và sau đó lắng xuống ở một giá trị không đổi sáu tháng sau đó. Ngoài ra, cảm biến cảm ứng điện dung đã có thành tích hoạt động ngay cả khi đã hơn 8 tháng trôi qua kể từ khi nó được sản xuất.

    Cho đến nay, nhóm nghiên cứu đang xác minh việc gia công bằng laser trên gỗ phẳng. Về mặt kỹ thuật, có thể tạo thành dây than trên bề mặt gỗ có bề mặt cong như hình cầu.

    Cảm biến tải rất thú vị trong việc dự đoán khả năng mắc dây than. Ishii và các cộng sự cũng đang thử nghiệm xem liệu hệ thống dây điện than được hình thành ở mặt sau của ghế gỗ có thể được sử dụng làm cảm biến tải hay không. Khi một người ngồi xuống, hệ thống dây điện bị bóp méo và giá trị điện trở tăng lên, vì vậy có thể phát hiện sự thay đổi điện áp bằng bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số (AD) của máy vi tính và theo dõi sự hiện diện hoặc vắng mặt của một người. .
    Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục cải thiện chức năng của phần mềm hỗ trợ thiết kế mẫu đi dây, và sẽ tiếp tục nghiên cứu các cách để giúp cho việc thiết kế và xử lý hệ thống dây điện than dễ dàng hơn. Cụ thể, "Chúng tôi đặt mục tiêu tạo ra phần mềm tính toán và trình bày trước điện trở suất bề mặt bằng cách chỉ định kiểu đi dây và điều kiện xử lý laser" (Mr. Ishii).

    Như đã đề cập ở trên, công nghệ này chỉ dành cho DIY và vẫn còn một số rào cản để áp dụng cho các sản phẩm đồ gỗ thương mại. Ví dụ, bảo vệ hệ thống dây điện than. "Vì dây than được tạo thành bởi máy xử lý laser bị lộ ra ngoài, nên cần sơn bằng vecni để bảo vệ bề mặt" (Ông Shiio)

    Cho đến nay, người ta vẫn còn ít người biết đến phương pháp tích hợp hình thành hệ thống dây điện trên bề mặt gỗ. Trong tương lai, những sản phẩm bất ngờ kết hợp giữa sản phẩm chế biến gỗ và vi mạch điện tử có thể xuất hiện.

    Zalo
    Hotline