Półpłynny metal jako alternatywa dla miedzianych ścieżek
Podstawową nowością nie jest sam proces kurczenia, lecz materiał przewodzący. Zamiast standardowej miedzi, która pękałaby przy tak dużych odkształceniach, badacze sięgnęli po mieszankę galu, indu i miedzi. Ten półpłynny stop ma unikalne właściwości: jest na tyle gęsty, by utrzymać strukturę wydrukowanej ścieżki i jednocześnie na tyle plastyczny, że może się zginać i skręcać bez zerwania połączenia elektrycznego. To klucz do wytrzymałości. Testy wykazały, że przewodność obwodów pozostaje na dobrym poziomie nawet po 5000 intensywnych cykli zginania, co stanowi znaczący postęp w porównaniu z wcześniejszymi, mniej trwałymi rozwiązaniami elastycznymi.
Czytaj też: Robot, który nie boi się upadku. Amerykańscy naukowcy rewolucjonizują naukę chodzenia maszyn
Sam pomysł jest prosty: wydrukuj obwód na płaskiej folii, podgrzej ją, aby się skurczyła i dopasowała do kształtu. Wyzwanie polega na tym, by po skurczeniu ścieżki trafiły dokładnie tam, gdzie powinny. Projektowanie układu na płaskiej powierzchni, który po odkształceniu będzie funkcjonalny na zakrzywionej, wymagałoby nie lada kalkulacji. Dlatego naukowcy opracowali narzędzia symulacyjne, które modelują, jak folia będzie się kurczyć. Dzięki temu mogą tak zaprojektować rozkład ścieżek na starcie, aby po procesie termicznym idealnie pasowały do docelowego, trójwymiarowego kształtu.
Od rolnictwa precyzyjnego po lotnictwo
Możliwości wykorzystania tej technologii są szerokie i wykraczają poza branżę gadżetów noszonych. W demonstracjach pokazano czujniki temperatury i wilgotności przyklejane bezpośrednio do owoców, co pozwala monitorować ich stan w czasie transportu. Innym testem był system grzewczy do odladzania modeli skrzydeł samolotów. W takich okolicznościach obwód kurczył się, oplatając krzywiznę i skutecznie topił lód. W robotyce technologia może posłużyć do tworzenia czujników dotyku, a w medycynie – do produkcji inteligentnych bandaży lub czujników tętna montowanych na palcach. Wszystkie te przykłady łączy konieczność ścisłego przylegania do niestandardowych powierzchni i odporność na ruch.
Czytaj też: AI jako sędzia ostateczny? Kontrowersyjny test psychologiczny w kapsule Sarco
Opracowaliśmy ekonomiczną metodę wytwarzania elektroniki adaptującej się do kształtu o wysokiej trwałości, wykazującej dobrą przewodność nawet po 5000 cykli zginania i skręcania – podsumowuje Chengjie Jiang i współautorzy badania
Elektronika konforemna, czyli dopasowująca się do kształtu, od dawna jest pożądanym, lecz trudnym do realizacji celem. Dotychczasowe metody często były zbyt kosztowne, mało wytrzymałe bądź wymagały specjalistycznej produkcji. Przedstawiona technika kurczenia pod wpływem ciepła wydaje się ekonomiczna i skalowalna.