Гнучка електроніка на основі рідкого металу: новий прорив у гнучких пристроях

Останніми роками інженери та матеріалознавці активно розробляють все більш гнучку електроніку для носимих пристроїв, таких як розумні годинники, біосенсори та технології моніторингу здоров’я. Для забезпечення безпеки та комфорту користувачів ця електроніка має бути не лише еластичною, а й повітропроникною та біосумісною. Нещодавно дослідники з Університету Сучжоу в Китаї представили інноваційну методологію виробництва розтяжної електроніки на основі рідкого металу, яка відповідає цим вимогам.

Згідно зі статтею, опублікованою в журналі Nature Electronics, новий метод, запропонований китайськими вченими, поєднує електростатичне прядіння та штампування під тиском. Це дозволяє усунути обмеження попередніх розтяжних електронних пристроїв на основі рідкого металу, зокрема складні виробничі процеси та проблеми взаємодії рідкого металу з полімерними підкладками.

«Наша методологія включає поєднання електростатичного прядіння та штампування під тиском, що усуває технічний розрив між повітропроникністю, точністю та технологічністю в розтяжних електронних пристроях», – пояснив співавтор дослідження Фен Янь.

Завдяки цьому підходу дослідники змогли швидко виготовити повітропроникні схеми з високою роздільною здатністю (мінімальна ширина ліній 50 мкм) та винятковою стабільністю, які витримують понад 30 000 циклів деформації на 100%. Інтеграція цих схем із різними електронними компонентами дозволила реалізувати функції, такі як випромінювання світла та бездротова зарядка.

«Дивовижна біосумісність та проникність створених нами схем робить їх добре підходящими для збирання біоелектричних сигналів», – зазначив Ян. Крім того, можливість переробки та універсальність цієї технології відкривають широкі перспективи для застосування у гнучкій електроніці.

Дослідники вже використали свої схеми для створення прототипів біодатчиків і планують надалі інтегрувати їх у різні пристрої для медичних та спортивних додатків. Ще однією перевагою є те, що мембрани, які містять рідкий метал і на яких засновані схеми, можна легко розібрати та переробити, знижуючи негативний вплив на навколишнє середовище.

У майбутньому команда вчених планує розробляти багатошарові друковані плати з міжшаровими з’єднаннями, а також точно змінювати модуль і розмір рідких металів та нановолокон, щоб наділити схеми можливістю активації в окремих шарах.