طوّر فريق من الباحثين من جامعة خليفة مادة جديدة يمكن ارتداؤها تستشعر درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية باستخدام المحاليل الهلامية المائية متغيرة اللون والمعززة بالذكاء الاصطناعي، حيث أصبحت المستشعرات القابلة للارتداء أدواتًا أساسية لمراقبة التعرّض الشخصي للمخاطر البيئية. وقد استخدم الفريق محلولًا هُلاميًّا مائيًّا يحاكي قوة البلاستيك ويتغير لونه استجابةً للظروف البيئية، في صناعة الجهاز من خلال تقنية الطباعة المتقدمة رباعية الأبعاد.
ضم فريق جامعة خليفة، كلًّا من محمد النمر وراجي أدهم القفاص ورامي القفاص والدكتور يارجان عبد الصمد ومحمد هشام والبروفيسور بكر محمد والبروفيسور حيدر بات، الذي تعاون مع ياسمين حلواني من جامعة دبي، ونشروا نتائجهم في المجلة العلمية "إي إس ماتيريالز إند مانيوفاكتشرنغ"، المعنيّة بالمواد والتصنيع.
توفر المادة الجديدة قوة مماثلة لقوة النايلون وتعني متانتها أنها تعمل بصورة موثوقة في الحياة اليومية كجزء من الخواتم أو الأساور أو النظارات، ويكمن الابتكار الرئيس في دمج المساحيق اللونية الحرارية واللونية الضوئية في المحاليل الهلامية المائية، حيث يتغير لون الأصباغ الحرارية عند تعرّضها لدرجة الحرارة، في حين تستجيب الأصباغ اللونية الضوئية للأشعة فوق البنفسجية، ويتم التعبير عن هذه التغييرات من خلال نموذج ذكاء اصطناعي مدرّب على تصنيف نطاقات درجات الحرارة بناء على طيف الألوان، وقد بلغت دقة التصنيف عند اختباره، 98.75%.
يتغيّر لون الجهاز القابل للارتداء بوضوح عند استخدامه كلّما ارتفعت درجة الحرارة أو ارتفعت نسبة التعرّض للأشعة فوق البنفسجية، ليعمل بمثابة منبّهٍ فوريٍ بالمخاطر البيئية. حيث تتحوّل المادة إلى اللون الأزرق الداكن عند التعرّض المرتفع للأشعة فوق البنفسجية في منتصف النهار، على سبيل المثال، في حين لا يكاد يكون هناك أي تغيّر في اللون عند التعرّض لضوء الشمس الأضعف أو الضوء الاصطناعي. وتعزز هذه الخصوصية فائدة النظام كفحص سريع يعتمد على تكنولوجيا بسيطة لقياس مستويات الأشعة فوق البنفسجية، ويُعتبر مثاليًّا للعاملين في الأماكن المفتوحة أو كلّ من يخاف من التعرّض لأشعة الشمس.
يعمل مشروع الفريق القابل للارتداء بدون بطاريات أو دوائر أو شاشات، فهو مكتفٍ ذاتيًّا، كما تَمكّن تركيز مساحيق الكروم الذي لم تتجاوز نسبته 2.5%، من إحداث تغييرات مرئية دون إضعاف المادة، ما يجعل المستشعرات قوية وغير مكلّفة أيضًا. إلّا أنّه ثمّة قيودٌ بلا شك، حيث يمكن أن يؤدي التعرّض المطوّل لأشعة الشمس إلى تدهور الأصباغ بمرور الوقت، تمامًا مثلما تفقد العدسات الانتقالية فعاليتها ببطء. لكن في معظم السياقات العملية، تحتاج المواد إلى الصّمود لمدة يوم أو يومين فقط، ما يجعله مثاليًّا للاستخدام في التطبيقات المؤقتة.
يرى الفريق البحثي هذا المشروع كخطوة أولى، حيث يمكن أن ترتبط الإصدارات المستقبلية بتطبيقات الهواتف الذكية، الأمر الذي قد يسهم في توسيع قدرته الوظيفية، مع الحفاظ على استخدامه المحدود للأجهزة. وفي الوقت الحالي، تمثّل هذه المرحلة خير برهانٍ على دور هذا المفهوم في تمهيد الطريق للتمكّن من مراقبة البيئة بتكلفة منخفضة ودون الحاجة إلى بطاريات.