כבר לא מתיחה: הסלולרי הבא שלכם יהיה גמיש?

כבר חמש שנים שחברות טכנולוגיה מציגות אבות־טיפוס של מסכים הניתנים לכיפוף שנועדו להוות את הגשר אל עולם שלם של מכשירים ניידים וגמישים. אלא שעד כה המכשירים הללו לא הגיעו לשוק. הסיבה לכך היא שאף שהמסכים מתכופפים, המכשירים על תכולתם נותרו קשיחים כתמיד. אלא שסדרה של פריצות דרך טכנולוגיות בחודשים האחרונים עשויות להפוך את החזון למציאות.

החדשות המרגשות ביותר בתחום הגיעו מחבורת חוקרים קנדים בחודש פברואר האחרון. החוקרים הציגו את ריפלקס (Reflex), אב־טיפוס של סמארטפון גמיש, בסיסי למדי ונעדר טכנולוגיה מתקדמת, שלמעט היכולת להתכופף בקלות לא מסוגל לעשות יותר מדי. ועדיין, ריפלקס הצליח לעורר התלהבות רבה בתעשייה.

Reflex. אב־טיפוס לסלולרי גמיש שמנתח את זווית הכיפוף ומתרגם אותה לפעולות במכשיר צילום: Queen's University / Human Media Lab

כדי ליצור מכשירים גמישים לחלוטין כל רכיב במכשיר נדרש להיות דק וגמיש. לדברי פרופ' ג'ון רוג'רס, ראש חטיבת ההנדסה באוניברסיטת אילינוי, העתיד הזה ממש מעבר לפינה: "אנחנו עומדים בפני קצב צמיחה מהיר מאוד בתחום המכשירים הגמישים", אמר לאחרונה רוג'רס לאתר גיזמודו. "הטרנדים שאנחנו רואים בתעשייה מוליכים לשם, כולל אנטנות וחיישנים שכה דקים שהם גמישים בלי צורך בפיתוח נוסף".

מחקר מקיף שערכה חברת המחקר Markets & Markets חוזה שתעשיית המכשירים הגמישים תגלגל הכנסות של 13 מיליארד דולר ב־2020. לדברי האנליסט רוהאן סלגרקר, "הצמיחה הזו תובל בידי דור חדש של רכיבים אלקטרוניים גמישים, ממסכים גמישים ועד לסוללות וחיישנים".

מסך TFT דק יותר משערה אנושית

כבר בינואר 2013 הציגה סמסונג את Youm, סמארטפון עם מסך הניתן לקיפול. שנה לאחר מכן השיקה סוני את Paper, טאבלט עם מסך דיו אלקטרוני שניתן לגלגול. בתעשייה ציפו ש-2015 ו-2016 יהיו עמוסות במכשירים גמישים. באוקטובר האחרון דווח כי סמסונג צפויה להציג גרסה מסחרית מעודכנת של Youm בתחילת 2016, אך תערוכות הטכנולוגיה הגדולות חלפו ללא הצהרות חדשות מצד היצרנית הקוריאנית. עד כה מסכים גמישים לא ממש שינו את עולם הטכנולוגיה, ושימשו בעיקר להשקת דור חדש של טלוויזיות מעוקלות ומספר זעום של דגמי סמארטפונים ופאבלטים עם מסך מעוקל, דוגמת גלקסי S7 אדג'.

כאמור, הבעיה הברורה ביותר עבור יצירת מכשיר גמיש - כזה הניתן לכיפוף - כבר נפתרה. ריפלקס משתמש בפאנל בסיסי למדי מבית LG, שמסוגל להתכופף לזווית של עד 45 מעלות ומציג תמונות ברזולוציית 720p. סוני, שארפ, סמסונג ו־LG יצרו פאנלים גמישים ומתקדמים עוד יותר. LG הציגה בינואר האחרון מסך 18 אינץ' שמשתמש בפאנל זכוכית בעובי 0.1 מ"מ שניתן לקפל כמו עיתון. חודש קודם לכן הציגה החברה הקוריאנית פאנל שלם בעובי 0.9 מ"מ שהוא כה דק, גמיש וקל שניתן להדביק אותו לקיר בעזרת מגנטים בלבד.

בפברואר הציגו גם קבוצת חוקרים מאוניברסיטת אלברטה מסך TFT שעוביו דק יותר משערה אנושית. כדי לעשות זאת הם נדרשו לפצח את מגבלת הטרנזיסטורים, שמתקשים להתמודד עם מתח גבוה במיוחד ולכן אינם יכולים לייצר תמונות בהירות מאד. ותוך כדי פיצוח מגבלת המתח הם הצליחו למזער את הטכנולוגיה בדרך למה שפרופ' קן קדיאן הגדיר כ"מסך ה־TFT הטוב ביותר שנוצר אי פעם".

החוקרים שפיתחו את ריפלקס המציאו עבורו חיישני כיפוף שמסוגלים למדוד את זווית כיפוף המסך באופן שמאפשר להשתמש בפעולת הכיפוף לביצוע פעולות במכשיר. כך למשל חיישני ריפלקס מאפשרים לכופף את המסך כדי לדפדף בעמודי ספר דיגיטלי או כדי לקבוע את זווית השיגור של ציפור במשחק Angry Birds. החוקרים אך שילבו במכשיר ג'ירוסקופים ומנועים זעירים שעובדים בצורה דומה לטכנולוגיית ה־Dual Shock בבקרי השליטה בפלייסטיישן. רכיבים אלה גורמים למכשיר לרעוד ולהגיב בהתאם לכיפוף המסך כך שהוא מסוגל לספק פידבק למשתמשים בעלי ליקויי ראיה.

מעגל חשמלי ממתכת נוזלית

פריצת דרך מרשימה נוספת שסוללת את הדרך למכשירים גמישים מאפשרת יצירת מעגליים חשמליים כה גמישים שניתן למתוח אותם ממש כמו מסטיק. חוקרים במכון הטכנולוגי הממשלתי של שוויץ (EPFL) מצאו דרך לנפח או למתוח את המעגלים באוויר כאילו היו בלון באופן שמרחיב את גודלו של המעגל עד פי ארבעה לפני שיקרע. הסוד לפיתוח הוא בניית המעגל החשמלי מחוטי גאליום: מתכת מוליכת חשמל שבדומה לכספית היא נוזלית בטמפרטורה הקרובה לטמפרטורת החדר. הנוזליות של המתכת מאפשרת לה לנוע ולהתאים את עצמה כך שהמעגל המודפס שומר על צורתו. נוסף לגאליום משולבים במעגל סיבי זהב, ששומרים על מבנה המעגל ומונעים מהגאליום להתגבש.

מעגל חשמלי גמיש . בנוי משילוב של מתכת גאליום הנוזלית וסיבי זהב שמאפשרים לו להתנפח ולהתעקם צילום: EPFL

ראש המעבדות הביו־אלקטריות ב־EPFL פרופ' סטפני לקו ציינה שהצוות שלה עובד כבר על מזעור הטכנולוגיה במטרה ליצור מכשירים רפואיים כעור חכם: "הטכניקות שכבר פיתחנו מאפשרות יצירת שבבים ומעגלים חשמליים דקיקים, בעובי של פחות מננומטר, שהם עדיין אמינים לחלוטין", הוסיפה לקו.

פיתוח אחר שמסולל את הדרך לכיוון עור חכם הוצג בבתחילת החודש האחרון, כאשר קבוצת חוקרים מאוניברסיטת טוקיו חשפה אב־טיפוס למה שהם מכנים "עור אופטואלקטרוני" או "קעקוע דיגיטלי": מסך כל כך דק, קל וגמיש שניתן להצמיד אותו לעור והלובש לא ירגיש אותו בכלל. אותו "עור" הוא למעשה פולימר פלסטיק בעובי של פחות מ-3 מיקרומטר, שישית מעובי שערה. הפולימר מכיל נורות LED זעירות, חיישני אור ואפילו סוללות שמאפשרות לכל הפיתוח לעבוד מספר ימים.

בשלב זה המסך מסוגל להציג בקושי שתי ספרות והחוקרים יידרשו למזער את נורות ה-LED משמעותית לפני שאפשר יהיה לייצר בעובי זה מסך ברזולוצייה סבירה. אך הטכנולוגיה שבבסיס הפיתוח תאפשר בעתיד ליצור מכשירים שהם לא רק גמישים אלא שניתן להצמיד לגוף האדם וישמשו ממש כמסך על פני העור. בעזרת חיישנים יוכלו המכשירים הללו גם לנטר את שיעור החמצן בדם או לתפקד כמערכת מתוחכמת ונוחה יותר משעון לשם הצגת התראות.

סוללה שמבוססת על אמנות חיתוך נייר

בעוד שהפתרון למעגלים חשמליים גמישים נמצא ככח הנראה במתכות נוזליות, קבוצת חוקרים אחרת שעמלה על מיזם משותף של אוניברסיטאות אריזונה האמריקאית וג'ינאן הסינית מנסה לפתור את בעיית הסוללה הגמישה. החוקרים פנו לאומנות היפנית העתיקה קיריגאמי, גירסה של אמנות קיפול הנייר המפורסמת אוריגמי, שנוסף על קיפול נייר כוללת גם חיתוך.

סוללה גמישה שנחתכה וחוברה מחדש באופן שמאפשר לה להימתח עד פי שלושה מאורכה המקורי צילום: אוניברסיטת אריזונה

סוללות ליתיום־ין מורכבת ממספר תאים קשיחים שכל אחד מהם כולל חומר פעיל ובקצותיו ממוקמות אנודה וקתודה. כדי להשיג את התוצאה המבוקשה, החוקרים השתמשו בסוללות מרובות תאים, קרעו אותן, חתכו אותן ואז בנו אותן מחדש במבנה הנדסי שמאפשר לחבר את התאים יחד באופן שאינו קשיח אלא גמיש.

כך, הסוללה החדשה ניתנת לא רק לקיפול אלא גם למתיחה עד לאורך של פי שלושה מאורכה המקורי. בסרטון שהציגו הדגימו החוקרים שהסוללה לא רק גמישה אלא אכן מתפקדת: הם חיברו את הסוללה לשעון חכם מסוג גלקסי גיר, והראו כיצד המכשיר מסוגל להמשיך ולעבוד.

ראש התוכנית, ד"ר האנצ'ינג' ג'יאנג, אמר למגזין Nature כי "שיטת הקיריגמי מתאימה לקשת רחבה של ישומים ומאפשרת לשפר בצורה משמעותית את תחום המכשירים הגמישים. בעתיד נוכל ליצור כך גם צמידים וסרטי־מצח חכמים". לדבריו, כבר היום הסוללה מאפשרת לייצר שעונים חכמים דקים יותר המשלבים את הסוללה בתוך הרצועה וכן ליצור בגדים חכמים שבתוכם ניתן לשזור סוללות, שיוכלו להטעין לאחר מכן את המכשירים הניידים שלנו.