В последние годы инженеры и материаловеды активно работают над созданием все более гибкой электроники, которая может использоваться для разработки новых носимых устройств, таких как умные часы, биосенсоры и технологии мониторинга здоровья. Для безопасного и комфортного ношения такая электроника должна быть не только эластичной, но и воздухопроницаемой, а также биосовместимой. Недавно исследователи из Университета Сучжоу в Китае представили инновационную методологию производства растягивающейся электроники на основе жидкого металла, которая отвечает этим требованиям.
Согласно статье, опубликованной в журнале Nature Electronics, новый метод, предложенный китайскими учеными, сочетает в себе электростатическое прядение и штамповку под давлением. Это позволяет устранить ограничения, с которыми сталкивалась предыдущая растягивающаяся электроника на основе жидкого металла, в частности, сложные производственные процессы и проблемы с взаимодействием жидкого металла и полимерных подложек.
«Наша методология включает в себя сочетание электростатического прядения и штамповки под давлением, что устраняет технический разрыв между воздухопроницаемостью, точностью и технологичностью в растягиваемых электронных устройствах», - пояснил соавтор исследования Фэн Янь.
Используя этот подход, исследователи смогли быстро изготовить воздухопроницаемые и растягивающиеся схемы с высоким разрешением (минимальная ширина линий 50 мкм) и исключительной стабильностью, выдерживающие более 30 000 циклов деформации на 100%. Интеграция этих схем с различными электронными компонентами позволила реализовать функции, такие как излучение света и беспроводная зарядка.
«Удивительная биосовместимость и проницаемость созданных нами схем делает их хорошо подходящими для сбора биоэлектрических сигналов», - отметил Ян. Кроме того, возможность переработки и универсальность этой технологии открывают широкие перспективы для применения в гибкой электронике.
Исследователи уже использовали свои растягивающиеся схемы для создания прототипов биодатчиков и планируют в дальнейшем интегрировать их в различные носимые устройства для медицинских и спортивных приложений. Еще одним преимуществом является то, что содержащие жидкий металл мембраны, на которых основаны схемы, можно легко разобрать и переработать, снижая негативное воздействие на окружающую среду.
В будущем команда ученых намерена реализовать подготовку многослойных печатных плат с межслойными соединениями, а также точно изменять модуль и размер жидких металлов и нановолокон, чтобы наделить схемы возможностью активации в отдельных слоях.