ಒತ್ತಡ ಮಾಪನಕ್ಕೆ ಕಾಗದ ಬಳಕೆ

ಸೀಮಾದ್ರಿ ಶುಭದರ್ಶಿನಿ

ಹಲವಾರು ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳು, ವಾಹನೋದ್ಯಮ ಹಾಗೂ ಆರೋಗ್ಯ ಸೇವಾ ಆನ್ವಯಿಕತೆಗಳು ಕರಾರುವಾಕ್ಕಾದ ಒತ್ತಡದ ಮಾಪನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ. ನಮ್ಯತೆಯಿಂದ ಕೂಡಿದ ಹಾಗೂ ಧರಿಸಬಹುದಾದ ಒತ್ತಡ ಸೆನ್ಸರ್ ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಆಧಾರಿತ ಪಾಲಿಮರ್ ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಟ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ವಿಘಟನೆಗೊಳ್ಳದ ಅಂತಹ ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಘನತ್ಯಾಜ್ಯವು ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಹಾನಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಪರಿಹಾರ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐ ಐ ಎಸ್ ಸಿ) ಸಂಶೋಧಕರು ಇದೀಗ ಕಾಗದವನ್ನು ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನಾಗಿ ಬಳಸುವ ಒತ್ತಡ ಸೆನ್ಸರ್ ಗಳನ್ನು ಹ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಟೆಡ್ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ.

ಭೌತಿಕ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸಂವೇದಿಸುವ ಒತ್ತಡ ಸೆನ್ಸರ್ ಅದನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಕೇತವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರ, ಅದರ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸಂಖ್ಯೆಯೊಂದರ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಅದು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂದಹಾಗೆ, ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಗದ ಆಧಾರಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಉಪಕರಣಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಚಲಿತಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತಿವೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಕರಗುವ, ಅಧಿಕ ನಮ್ಯತೆಯ, ರಂದ್ರಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ನಾರಿನ ಎಳೆಗಳಂತಹ ಸಂರಚನೆ, ಹಗುರವಾಗಿರುವಿಕೆ ಹಾಗೂ ಕೈಗೆಟುಕುವ ದರ ಈ ಜನಪ್ರಿಯತೆಗೆ ಕಾರಣಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಆದರೂ ಇದುವರೆಗೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೊಂಡಿರುವ ಕಾಗದ ಆಧಾರಿತ ಸೆನ್ಸರ್ ಗಳು ಕೆಲವು ನ್ಯೂನತೆಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ್ದಾಗಿವೆ.

ಸೆನ್ಸರ್ ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಬಂದರೆ ಯಾವಾಗಲೂ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸಂವೇದನಾಶೀಲತೆ ಹಾಗೂ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲ ಶ್ರೇಣಿಯ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮುಖ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ದಿನನಿತ್ಯದ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗಾಗಿ ಸೆನ್ಸರ್ ಗಳು ಅಧಿಕ ಸಂವೇದನಾಶೀಲತೆ ಹೊಂದಿರಬೇಕೆಂಬುದು ಸಹಜವಾದ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಎಷ್ಟು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಸೆನ್ಸರ್ ಗುರುತಿಸಬಲ್ಲದೋ ಅದರ ಸಂವೇದನಾಶೀಲತೆ ಅಷ್ಟು ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇಂತಹ ಸಂವೇದನಾಶೀಲತೆಯು ವಿಶಾಲ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರಬೇಕೆಂಬುದು ಕೂಡ ಅಷ್ಟೇ ಮುಖ್ಯವಾದ ಅಂಶವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ನ್ಯಾನೋ ವಿಜ್ಞಾನ ಹಾಗೂ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಕೇಂದ್ರದ (CeNSE-ಸೆನ್ಸ್) ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಹಾಗೂ ಎಸಿಎಸ್ ಸಸ್ಟೇನಬಲ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಅಂಡ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಗೊಂಡಿರುವ ಅಧ್ಯಯನ ವರದಿಯ ಸಹ- ಲೇಖಕ ನವಕಾಂತ ಭಟ್. ಈಗ ನವಕಾಂತ ಭಟ್ ಅವರ ತಂಡದವರು ಕಾಗದ ಸೆನ್ಸರ್ ನ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ತನ್ನ ಸಂರಚನೆ ಹಾಗೂ ಬಹು ಪದರಗಳಿಂದಾಗಿ ಅಧಿಕ ಸಂವೇದನಾಶೀಲತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಒಂದು ಮಿಲಿ ಸೆಕೆಂಡ್ ಅವಧಿಯೊಳಗೆ ವಿಶಾಲ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು (0- 120 ಕಿಲೋ ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್) ಗುರುತಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ತವರದ ಮಾನೋ ಸಲ್ಫೈಡ್ (SnS) ಲೇಪಿಸಲಾದ ಸಾದಾ ಹಾಗೂ ಕೋರಿಗೇಟೆಡ್ ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ ಕಾಗದಗಳಿಂದ ಈ ಸೆನ್ಸರ್ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕಾಗದದ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ತವರದ ಮಾನೋ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಲೇಪಿಸಿ ಒಂದರ ಮೇಲೊಂದರಂತೆ ಇರಿಸಲಾಸದ ಬಹುಪದರಗಳ ಸಂರಚನೆಯನ್ನು ಇದಕ್ಕೆ ಒದಗಿಸಲಾಗಿರುತ್ತದೆ. ತವರದ ಮಾನೋ ಸಲ್ಫೇಟ್ (SnS) ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ಹರಿಯಗೊಡುವ ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕಾಗದವು ತನ್ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ತಾನು ಅವಾಹಕ ವಸ್ತುವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇಂತಹ ಕಾಗದಕ್ಕೆ ವಾಹಕ ಗುಣಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಪ್ತವಾಗಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾದ ಮೂರು ಆಯಾಮದ (3D) ಸಂರಚನೆಯನ್ನು ಹಾಗೂ ವಸ್ತುವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದು ಬಹುದೊಡ್ಡ ಸವಾಲಾಗಿತ್ತು ಎಂದು ಸೆನ್ಸ್ ನ ಪಿಎಚ್‌.ಡಿ. ಹಳೆಯ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಹಾಗೂ ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೊದಲ ಲೇಖಕರಾದ ನೇಹಾ ಸಖುಜಾ ಅಭಿಪ್ರಾಯಪಡುತ್ತಾರೆ.

Wearable paper pressure sensor (Credit: Neha Sakhuja)

ಸೆನ್ಸರ್ ನ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಒತ್ತಡ ಹಾಕಿದಾಗ ಕಾಗದ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಸಂಪರ್ಕ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಹೆಚ್ಚಳಗೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಕೂಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸೆನ್ಸರ್ ಮೇಲಿನ ಒತ್ತಡವನ್ನು ತಗ್ಗಿಸಿದಾಗ ಕಾಗದ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಕೂಡ ಇಳಿಯುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸಂವೇದನಾ ವಿಧಿವಿಧಾನವನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ.

“ಈ ಸಾಧನವನ್ನು ಸರಳವಾಗಿರುವಂತೆ ರೂಪಿಸಿರುವುದೇ ನಮ್ಮ ಮುಖ್ಯ ಕೊಡುಗೆಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಪೇಪರ್ ಆರಿಗಮೆಯನ್ನು ಮಾಡಿದಂತೆ” ಎಂದು ನವಕಾಂತ ಭಟ್ ಬಣ್ಣಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಈ ಸೆನ್ಸರ್ ಅನ್ನು ನಮ್ಯತೆಯಿಂದ ಕೂಡಿದ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್) ಉಪಕರಣದಂತೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಆರೋಗ್ಯ ಸೇವಾವಲಯದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಉಪಯೋಗಕ್ಕೆ ಬರುವಂತೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳು ಕಂಡುಬರುತ್ತಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ತಜ್ಞರ ತಂಡವು ಇದನ್ನು ಮನುಷ್ಯರ ಕೆನ್ನೆಯ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಿ ಆಹಾರವನ್ನು ಅಗಿಯುವಾಗ ಉಂಟಾಗುವ ಚಲನೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದೆ. ಹಾಗೆಯೇ, ತೋಳಿನ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಕಟ್ಟಿ ಸ್ನಾಯುಗಳ ಸಂಕುಚನ ಕುರಿತು ಅವಲೋಕಿಸಿದೆ. ಬೆರಳುಗಳ ಸುತ್ತ ಇದನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿ ತಟ್ಟುವಿಕೆಯ ವೇಳೆ ಉಂಟಾಗುವ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಮಾಪನ ಮಾಡಿದೆ. ಈ ಉಪಕರಣದ ಉಪಯುಕ್ತತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ ತಾವೇ ರೂಪಿಸಿದ ಕಾಗದ ಆಧಾರಿತ ಒತ್ತಡ ಸೆನ್ಸರ್ ಬಳಸಿ ತಂಡದವರು ಒಂದು ಮಡಚಿ ಇಡಬಹುದಾದ ಅಂಕಿಗಳನ್ನುಳೃ (ನ್ಯೂಮರಿಕ್) ಕೀಪ್ಯಾಡ್ ಅನ್ನು ಕೂಡ ರೂಪಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ನವಕಾಂತ ಭಟ್ ಅವರು ಹೇಳುವ ಪ್ರಕಾರ, ಈ ಉಪಕರಣವು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಅಸಂಖ್ಯ ರೀತಿಯ ಆನ್ವಯಿಕತೆಗಳಿಗೆ ಬಳಕೆಯಾಗಬಹುದು. ಈ ಸೆನ್ಸರ್ ಗಳ ದೃಢತೆ ಹಾಗೂ ಬಾಳಿಕೆ ಅವಧಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಇನ್ನಷ್ಟು ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಅವರ ಬಯಕೆಯಾಗಿದೆ. ಅಲ್ಲದೇ, ಇದನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಉದ್ದಿಮೆಗಳ ಜೊತೆ ಸಹಭಾಗಿತ್ವ ಸಾಧಿಸುವ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗುವುದು ಎಂದು ಅವರು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಉಲ್ಲೇಖ:
ಸಖುಜಾ ಎನ್, ಕುಮಾರ್ ಆರ್, ಕಠಾರೆ ಪಿ, ಭಟ್ ಎನ್ Structure driven Flexible Multi-Layer Paper based Pressure Sensor for Human- Machine Interfacing ACS Sustainable Chemistry and Engineering 2022.
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c08491

ಸಂಪರ್ಕಿಸಿ:
ನವಕಾಂತ ಭಟ್,
ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು, ನ್ಯಾನೋ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಕೇಂದ್ರ (CeNSE),
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐ ಐ ಎಸ್ ಸಿ)
ಇ-ಮೇಲ್: navakant@iisc.ac.in
Phone 080- 2293 3312
ವೆಬ್ಸೈಟ್ (ಅಂತರ್ಜಾಲ) https://nnfc.cense.iisc.ac.in/nano/

ಪತ್ರಕರ್ತರ ಗಮನಕ್ಕೆ:
1) ಈ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಯ ಯಾವುದಾದರೂ ಭಾಗವನ್ನು ಯಥಾವತ್ತಾಗಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು, “ಕೃಪೆ: ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆ” ಎಂದು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಿ.

2) ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಯಾವುದೇ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿದ್ದರೆ, ದಯವಿಟ್ಟು news@iisc.ac.in ಅಥವಾ pro@iisc.ac.inಗೆ ಬರೆಯಿರಿ.