آینده صنعت سیم و کابل [بخش دوم]

صنایع تولید خودرو، فضاپیما و تجهیزات نظامی سال‌ها است که به صنعت سیم و کابل وابسته‌اند. اما همان‌طور که در بخش اول گفتیم، با پیچیده شدن تجهیزات و افزایش اهمیت کم وزن بودن آن‌ها، مهندسان به‌دنبال پیدا کردن جایگزینی بهتر هستند. فناوری‌های جدید، مثل نانو لوله‌های کربنی یا CNT، کابل فیبر نوری و مدار چاپی، شاید بتوانند پشتیبان خودروها، کامیون‌ها، لوکوموتیو‌ها، هواپیماها و دیگر وسایل حمل و نقل آینده باشند.

فیبر نوری

فناوری فیبر نوری به اندازه‌ی CNT جذاب نیست، اما می‌تواند در بعضی صنایع مثل تولید هواپیما و هلیکوپتر، جایگزین سیم و کابل مسی شود. کابل‌های فیبر نوری از کابل‌های مسی سبک‌تر هستند، جای کمتری می‌گیرند، در برابر سیگنال‌های قوی رادیویی و ساعقه مقاوم‌ترند و سیگنال‌های الکتریکی بیشتری را حمل می‌کنند. با استفاده از سیم و کابل فیبر نوری در هواپیماها، مصرف سوخت آن‌ها کاهش می‌یابد و سیستم‌های کنترل و مانیتورینگ آن‌ها قابل اعتماد‌تر می‌شوند. به گفته‌ی مهندسان NASA، هواپیماهایی که در آن‌ها به‌جای سیم و کابل مسی، از سیم و کابل فیبر نوری استفاده شده است، تا حد قابل توجهی کم‌مصرف‌تر هستند. سیم و کابل مسی طولانی نه‌تنها وزن زیادی دارد، بلکه باید عایق شود تا دیگر سیستم‌های هواپیمال دچار اختلال سیگنال نشوند. توانایی انتقال سیگنال در مسیر‌های طولانی و بدون نیاز به تقویت‌کننده، باعث شده صنعت ارتباطات از سال‌ها قبل سراغ سیم و کابل فیبر نوری برود، اما هزینه‌های بالای استفاده از این نوع سیم و کابل، مسیر راه‌یابی فیبر نوری به صنایع دیگر را مسدود کرده است. 

ایده‌ی استفاده از سیم و کابل فیبر نوری در فضاپیماها جدید نیست. مهندسان NASA در دهه‌ی نود این مسئله را بررسی کردند و متوجه شدند، سیگنال‌های دیجیتال با استفاده از کابل‌های فیبر نوری سریع‌تر منتقل می‌شوند و فیبر نوری، مقاومت طبیعی سیم و کابل مسی در برابر الکتریسیته را ندارد. اما فیبر نوری برای انتقال سیگنال‌هایی غیر از سیگنال‌های ارتباطی، کاربرد زیادی ندارد. با این‌که مرگ سیم و کابل مسی سال‌ها است که پیشبینی شده است، ترکیبی از فناوری‌های چیپ‌های پیشرفته و یکپارچه کردن سیگنال‌ها باعث شده مهندسان بتوانند، پهنای باند سیم و کابل مسی را تا حد زیادی افزایش دهند. هزینه‌های تبدیل کردن سیگنال‌های الکتریکی به نوری، به‌علاوه‌ی اتصالاتی که نصب آن‌ها نیاز به مهندسان خبره دارد، باعث شده فیبر نوری نتواند بازار گسترده‌ای پیدا کند. اما با نیاز سیستم‌های جدید به کانال‌های پر سرعت و چندگانه، توجه مهندسان دوباره به فیبر نوری جلب شده است. هم‌چنین تفاوت بین هزینه‌های استفاده از سیم و کابل فیبر نوری و مسی، تا حد زیادی کاهش پیدا کرده است. 

مدارهای چاپی

در آینده‌ای نزدیک، روکش سیم و کابل، اتصالات و دیگر بخش‌های مدارهای الکترونیکی، با فشار دادن یک دکمه چاپ خواهند شد. مدار چاپی یکی از شاخه‌های چاپ وسایل الکترونیکی و با سرعت زیادی در حال رشد است. وسایل الکترونیکی چاپی با استفاده از ورقه‌های پلیمری با ضخامت کمتر از 1 میلی‌متر چاپ می‌شوند. ضخامت کم، انعطاف‌پذیری و مقاومت وسایل الکترونیکی چاپی از نکات مثبت آن‌ها محسوب می‌شوند. پیشبینی می‌شود این فناوری در صنعت تولید خودرو تغییرات زیادی ایجاد کند. احتمالا تا ده سال دیگر طراحی داخلی ماشین‌ها دچار تحولات زیادی می‌شود و در آن از نمایشگر و کلید به صورتی استفاده می‌شود، که فقط وقتی به آن‌ها نیاز دارید و لمس‌شان می‌کنید، نمایان می‌شوند. هم‌چنین ال ای دی‌های نور سیاه بسیار نازک و طبیعی مستقیما و با استفاده از اتصالات چاپی روی بدنه‌ی خودرو نصب می‌شوند. جایگزین‌های چاپی برای روکش سیم و کابل و تجهیزات باعث می‌شوند وزن خودروها کمتر و فضای آن‌ها بیشتر شود. هم‌چنین حسگرها و فعال‌کننده‌ها بی‌سیم از میزان سیم و کابل خودروهای آینده کم می‌کنند و پس از مدتی خودشان هم چاپی می‌شوند. با پیشرفت در زمینه‌ی جوهر پرینتر‌های سه بعدی،‌می‌توان قسمت‌های بدنه‌ی هواپیما و خودروهای آینده را نیز چاپ کرد. هم‌اکنون جوهر مسی موجود است که از آن‌ می‌توان در روش‌های چاپ فلکسو و گراور استفاده کرد. 

در سال‌های اخیر توجه زیادی به این فناوری شده است که بیشتر از سوی صنعت بسته‌بندی بوده، اما می‌توان از آن برای جایگزین کردن سیم و کابل قدیمی استفاده کرد. هم‌اکنون بعضی تولید‌کنندگان تجهیزات فضایی و نظامی هم از این فناوری استفاده می‌کنند. با فناوری چاپ فقط چیزی که می‌خواهید را جایی که می‌خواهید اضافه می‌کنید. به این شکل محدودیت‌های سیم و کابل قدیمی از لحاظ اندازه و وزن از بین می‌رود. مدارهای چاپی هم‌چنین می‌توانند چند مرحله از طراحی و سرهم کردن تجهیزات را حذف کنند و هزینه‌ها و پیچیدگی فرایند تولید را کاهش دهند. لازم به ذکر است که در این فرایند، از جوهرهایی با پایه‌ی آب استفاده می‌شود که با محیط زیست سازگاراند. البته فناوری جوهر مسی هنوز کامل نیست و نیاز به توسعه دارد. مهندسان هم‌اکنون به‌دنبال راه حلی برای مسائل مربوط به رطوبت و دما هستند.