Инженеры из университета Пердью превратили обычную бумагу в клавиатуру.
Большинство электронных устройств, которые мы используем сегодня, сделаны из жесткого металла, пластика и стекла. Но изобретение Сала де Медейрос - инженера из Университета Пердью в Вест-Лафайет, штат Индиана меняет наше обычное представление об электронике. В нем нет батареек. Всю необходимую энергию для работы получает от касания пальцев.
«Любая электроника, которая у вас есть - только подумайте, вы сможете сделать ее из бумаги», - говорит Сала де Медейрос описывая свое новое изобретение в декабрьском выпуске Nano Energy за 2020 год. . Она и ее коллеги нашли способ превратить обычный лист бумаги в простую электронную клавиатуру. Многие команды по всему миру работают над электроникой на бумажной основе. Но это первое устройство которая уже работает, а также отталкивает воду и пыль.
Долгое время она с другими инженерами работала над, ныне "модной", гибкой электроникой. Высокая стоимость была проблемой с гибкой электроникой. Поэтому она решила работать с недорогими материалами. Это облегчило бы превращение ее идеи в то, что большинство людей могло себе позволить. Она вспоминает, что ей также хотелось чего-нибудь, что на ощупь напоминало обычную бумагу, но не намокло или пачкалось.
Для этого она решила попробовать нанести тефлон на бумагу. Тефлон - это химическое покрытие, которое предотвращает прилипание пищи к кастрюлям и сковородам. Подобные составы также могут сделать бумагу водонепроницаемой. Поэтому она начала тестировать некоторые из этих так называемых перфторированных (Pur-FLOOR-ih-nay-tid) химикатов. Но когда она обработала бумагу, вода все еще впитывалась на бумагу.
Что пошло не так? Как ни странно, тот, который должен был делать лучше всех, вообще не работал. Когда она обрызгала им бумагу, вода все еще была насквозь. Что пошло не так?
После некоторых исследований Сала де Медейрос выяснил, что это химическое вещество вступает в реакцию с воздухом. «Как только я открыла флакон, я убила химикат», - поняла она.
Ей пришлось купить больше химиката и специальное оборудование, которое позволило бы ей использовать его, не создавая препятствий для неприятного воздуха. Сейчас химические работы идут по плану. После распыления бумага все еще ощущается как бумага. Но вода не просачивается, а скапливается на его поверхности.
Успех!
Сила из ваших пальцев
Следующим шагом было добавление электронной схемы. Команда поместила трафарет в форме схемы на обратную сторону бумаги. Затем напыляли на несколько слоев материалов. Два слоя содержали крошечные частицы никеля. Они действуют как провода, проводящие электричество по цепи. Последний слой - это еще одно покрытие из химического вещества, напоминающего тефлон. Наконец, команда перевернула лист и напечатала цифровую клавиатуру на другой стороне. Они также добавили крошечный чип Bluetooth. Это позволило их бумажному устройству общаться с компьютером.
Как и любая электроника, схема нуждалась в источнике питания. Тут все очень просто - ваши пальцы становятся источником питания. Такая трибоэлектрическая энергия (Try-boh-ee-LEK-trik) возникает в результате трения двух предметов, соприкасающихся или трения. (Вы можете генерировать статическое электричество такого типа самостоятельно. Просто пройдитесь по пушистому коврику в носках. Вероятно, у вас накопится достаточно электрического заряда, чтобы почувствовать удар, когда вы позже коснетесь дверной ручки или другого человека.)
В ближайшем будущем такая бумажная электроника наиболее пригодится в качестве датчиков. Например, простой датчик, напечатанный на деньгах, может помочь предотвратить подделку. Датчики, напечатанные на упаковках с едой или лекарствами, могут определять, становится ли продукт слишком горячим или слишком холодным, и его использование становится небезопасным.
В своей лаборатории в Университете Пердью Марина Сала де Медейрос и ее коллеги разрабатывают новые типы электроники не только из бумаги но и из обычной ткани.
В следующей статье мы расскажем об одежде которая может заряжать электронные устройства. Если вам интересно, обязательно подпишитесь на канал, поставьте лайк!