با الگو گرفتن از چشم "شب پرهها" سرانجام راهی ارزان برای برطرف کردن مشکل وضوح صفحهی گوشی در نور آفتاب، پیدا شد.
بیشتر ما با این مشکل روبرو بوده ایم:
صفحه گوشی تلفن و یا تبلت ما در زیر نور آفتاب ناخوانا بوده است.
برخی از گوشیها با سنجش خودکار "نور ورودی به صفحه" و با "افزایش نور صفحه نمایش"، به بهای "خالی کردن باتری"، این مشکل را بر طرف میکنند.
در صورتی که این امکان در گوشی نباشد نیز باید خودمان با دستکاری در تنظیمات، میزان نور صفحه نمایش را بالا ببریم تا در زیر نور افتاب دیده شود! ولی در هر صورت باتری گوشی به سرعت خالی میشود.
ولی خوش خبریم که بگوییم فیلم شفافی که با الهام از چشمهای پروانههای "شب پره" ساخته شده است، بزودی با قرار گرفتن بر روی صفحه گوشیها، و بدون مصرف شارژ باتری، این مشکل را برطرف میکند.
این فناوری خوانایی صفحه نمایش را در زیر نور آفتاب ۴ برابر بهتر میکند.
این فیلم :
- و بهراحتی بر روی صفحه نمایشهای منحنی نیز نصب میشود
- و افزون بر خوانایی از نشستن گرد و خاک و اثر انگشت بر روی صفحه نمایش نیز پیشگیری میکند.
این فناوری را گروهی از پژوهشگران آمریکایی و تایوانی با الگو گرفتن از ساختار نانوی موجود در چشم "شب پرهها" ساختهاند.
انحنای چشم این حشرهها، نور ورودی را بهگونهای کمانه میدهد و یا باز میگرداند که پخش شود و "درخشش قابل دیده شدنی" از خود بیرون ندهد. و اینگونه از گرفتار شدن در دام شکارچیان پیشگیری میکند.
برای ما و گوشیهای هوشمندمان خطر شکار شدن وجود ندارد ولی براق شدن صفحه در زیر نور زیاد، از خوانایی و دیده شدن آن کم میکند.
برای برطرف کردن این مشکل، در صفحههای نمایش، پیشتر بر روی مواد "ضد انعکاس" و "ضد تشعشع" برای پوشش دادن صفحه با آنها کار شده است، ولی
- کارایی بیشتر آنها بسنده نیست
- تنها در برابر طیفهای محدودی از نور کارایی دارند
بیشتر گوشی ها این مشکل را با افزایش نور صفحه به بهای مصرف بیشتر باتری، حل میکنند ولی اگر بتوان مادهای که هم سخت (نشکن) باشد و هم فرانما (شفاف) باشد که بتواند
- "موجهای نور ورودی از یک سو را پخش کند"
- ولی "بیشترین نور ورودی از سوی دیگر را از خود گذر دهد"
- و این ماده ارزان نیز باشد،
این چالش بر طرف شده است.
پیشتر با الگو از چشم همین جانوران موادی برای پوشش سطح سلولهای خورشیدی ساخته شده بود.
همچنین با فناوریهای مشابه دیگری، فیلمی نیز برای پوشش صفحه گوشیهای هوشمند ساخته شده است.
ولی ساختن فیلمهایی که بتوان صفحههای بزرگی مانند تبلت را نیز با آن پوشش داد با چالش روبرو بوده است.
به گفته Shin-Tson Wu از دانشگاه Central Florida با اینکه میدانیم چشم کوچک "شب پرهها" انعکاس سطح را کاهشی میدهد ولی ساختن مادهی "ضد انعکاس" با این ساختار نانو و آنهم در اندازهای که بتوان با آن صفحه گوشی یا تبلت را پوشش داد، کار آسانی نیست.
چیزی که با ساختاری مانند چشم شبپرهها، برای گوشی و تبلت ساخته میشود باید:
- مشکل بازتابش خیره کننده صفحه را برطرف کند
- نیازی به تمیز کردن نداشته باشد
- قیمت آن برای پوشش دادن صفحه گوشی و تبلت مناسب باشد
- و در شفافیت و وضوح تصویر صفحه نیز اثر منفی نگذارد
بنابراین پژوهشگران مادهای ساختند که در سطح آن فرورفتگیهایی به قطر ۱۰۰ نانومتر وجود داشت. این فرورفتگیها از هم ۱۰ نانومتر فاصله دارند و با بهرهگیری از مدلهای ریاضی جزئیات دیگر را نیز دقیق کردند.
برای اینکه این اندازه ها را بهتر بفهمیم باید بگوییم که اگر هزار عدد از فرورفتگیهای نانوی موجود بر روی سطح ماده را در کنار هم بگذاریم به اندازه پهنای یک تار موی انسان خواهد شد.
به گفته Wu، پس برای ساختن مادهای با ساختاری چنین ریز و دقیق به فناوریای با دقت ساخت بسیار بالا نیازمندیم.
برای این کار از "کرههای ریز دی اکسید سیلیکون tiny spheres of silicon dioxide" بهره گرفته شد که با کمک سانتریفیوژ بصورت یک لایه مسطح در کنار هم قرار گرفته بودند. و اینگونه فرآیند ساخت ماده را آسان گردید.
صحفه یک گوشی آیفون معمولی ۴.۴ درصد از نوری که به آن تابیده میشود را منعکس میکند ولی اگر این صفحه با فیلمی که پژوهشگران ساختهاند پوشانیده شود مقدار باز تابش به ۰.۲۳ درصد کاهش مییابد.
در آزمایش عملی، صفحهای که با این فیلم پوشانیده شده بود در زیر نور آفتاب چهار برابر از صفحه عادی، واضحتر دیده میشد. این وضوح در سایه ۱۰ برابر بهتر بود.
به گفته Wu، صفحهای که ساختهاند "روشی کارا و کم هزینه برای کاهش انعکاس و افزایش وضوح صفحههای نمایش در زیر نور آفتاب" بدست میدهد.
مدلهای ریاضیای که پژوهشگران برای این فناوری ساختهاند نشان میدهد که با تغییر نرمی و سختی این ماده و بهینه کردن طراحی آن، هنوز هم میتوان کارایی آن را از این که هست ، بهتر کرد.
فکر میکنیم بهزودی حتی "شب پرهها" نیز برای خریدن عینکهای آفتابی ضد انعکاسی که با این فناوری ساخته خواهد شد صف بکشند.
این پژوهش در Optica منتشر شده است.
شاید اینها را نیز بپسندید:
دوربینی به اندازهی چشم حشره و بینایی مانند انسان
پهبادهایی با الگو از حشره ها
ربات خفاش
گوشیهایی با نمایشگر چندکاره
9 گوشی هوشمند برتر و با صرفهی امسال
لینک منبع خبر: