Команде исследователей из Технологического института Вирджинии и Института инноваций макромолекул удалось создать новый тип мягкой электроники.
Это открывает путь для разработки устройств, которые будут обладать функциями самовосстановления и реконфигурации и будут пригодны для вторичной переработки.
Эти похожие на кожу мягкие и эластичные схемы способны выдерживать многочисленные повреждения под воздействием различных нагрузок без потери целостности электрических цепей. К тому же после окончания их срока службы из них можно будет сделать новые схемы.
Команда ученых, возглавляемая доцентом Майклом Бартлеттом, недавно опубликовала материалы о своих необычных разработках в журнале Communications Materials с открытым доступом от Nature Research.
Современные телефоны, ноутбуки и другие цифровые потребительские устройства представляют собой жесткие конструкции, состоящие из прочных твердых материалов, в которых используется пайка для соединения проводов.
Разработанная командой Бартлетта технология позволяет заменить такие материалы мягкими токопроводящими композитами и крошечными электропроводящими капельками жидкого металла.
Мягкая электроника является одним из быстро развивающихся технологических направлений, которое позволяет довести надежность и долговечность гаджетов до такого уровня, о котором было невозможно мечтать всего несколько лет назад.
Капли жидкого металла первоначально помещают в эластомер, представляющий собой высокоэластичный полимер, в виде отдельных электрически изолированных капель.
«Для создания схем мы используем штампование, которое позволяет нам быстро создавать настраиваемые схемы путем выборочного соединения капель, - говорит один из разработчиков технологии Рави Тутика. - Мы можем локально разделить капли, чтобы переделать схемы или даже полностью их растворить, чтобы утилизировать для повторного использования, а затем начать все с самого начала».
Схемы получаются мягкими и гибкими, как кожа, и они продолжают работать даже после сильных повреждений. Если даже в устройстве пробить отверстие, то капли металла все еще будут передавать электрические сигналы за счет того, что они создадут новые соединения вокруг отверстия, продолжая пропускать электрический ток.
Эти схемы даже можно растягивать без разрыва электрических соединений. Во время тестирования разработчики смогли увеличить длину устройства в 10 раз по сравнению с первоначальным размером, и при этом оно сохраняло работоспособность.
По окончании срока службы изделия металлические капли и резиноподобные материалы могут быть переработаны и превращены в жидкий раствор, который можно использовать вторично. Такой подход открывает путь к созданию ноовой высоконадежной электроники.
Хотя эластичный смартфон еще не создан, но быстрое развитие технологий в этой области обещает появление в будущем новой носимой электроники и мягкой робототехники. Для создания инновационных потребительских продуктов с новыми технологиями потребуются гибкие и надежные схемы.
«Мы рады нашим успехам в создании материалов, которые являются ключевым компонентом новых мягких технологий, - сказал Бартлетт. - Эта работа делает на шаг ближе к реальности создание мягкой электроники, способной сохранять работоспособность в самых сложных реальных условиях».