2023 Autor: Luccile Osborne | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-22 02:10
Südkoreanische Forscher haben einen Weg gefunden, die Elektronik wie Gummi zu dehnen und zu biegen, indem sie eine dreidimensionale Polymerstruktur mit Metall kombinieren.
Dieses Design kann tragbare Elektronik und flexible Displays ermöglichen. Es gibt bereits flexible Computer und LED-Anzeigen, die jedoch eher Papier oder dünnen Plastikfolien ähneln. Es war schwieriger, ein Gerät herzustellen, das nach wiederholtem Strecken seine elektrische Leitfähigkeit beibehält.
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Seokwoo Jeon, Assistenzprofessor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik am Korea Advanced Institute of Science and Technology, leitete die Forschung, die in der Ausgabe von Nature Communications vom 26. Juni erscheint. Er sagte, die Idee sei aus der Arbeit seines Labors in dreidimensionalen Nanostrukturen entstanden.
"Unsere Gruppe hat die Fähigkeit, große 3D-Nanostrukturen mit perfekter Symmetrie aufzubauen", sagte er. "Wir wollten einige praktische Beispiele zeigen, die die Nützlichkeit derart großer 3D-Nanostrukturen belegen. Das jüngste Interesse an dehnbarer Elektronik schien das beste zu sein."
Um die dehnbare Elektronik herzustellen, nahm das Team ein Polymer namens Fotolack und setzte es ultraviolettem Licht aus. Dies ähnelt dem Verfahren zur Herstellung von Computerchips, in diesem Fall wurde das Licht jedoch durch eine Maske geleitet, die es beugte und ein Interferenzmuster bildete. Solche Muster sind jedem bekannt, der jemals Licht durch einen Bildschirm oder einen Schlitz geleitet hat - man sieht ein Muster aus hellen und dunklen Bereichen, die auf eine Oberfläche projiziert werden. Diese Interferenzmuster existieren jedoch auch in drei Dimensionen.
Der Fotolack wird ähnlich wie ein Film "entwickelt", indem er anderen Chemikalien ausgesetzt wird. Danach hat es eine dreidimensionale Struktur, die das Interferenzmuster hinterlässt. Diese Struktur fungiert als Form für die elastische Substanz PDMS (für Polydimethylsiloxan).
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PDMS dehnt sich gut aus, ist aber nicht leitfähig. So werden zwei Schichten nanostrukturierten PDMS in einer Sandwich-ähnlichen Konfiguration zusammengesetzt und mit einer Mischung der Metalle Gallium und Indium gefüllt. Das Ergebnis ist eine netzartige Struktur, die sich ausdehnt und Strom weiterleitet, egal wie oft er gezogen und freigesetzt wird. Das Material ist auch transparent.
Das vom Labor hergestellte Stück des Leiters ist nur etwa einen Zentimeter an einer Seite. Aber Jeon bemerkte, dass es relativ billig herzustellen und skalierbar ist. Neben der Elektronik gibt es andere Anwendungen, bei denen möglicherweise Nanostrukturen aufgebaut werden müssen. Seine Methode zeigt jedoch, dass dies effizient und kostengünstig möglich ist.
Um das Material zu demonstrieren, bauten Jeon und seine Kollegen eine einfache Schaltung aus zwei Leuchtdioden, die auch dann beleuchtet blieb, wenn der Leiter auf das Doppelte seiner normalen Länge gedehnt wurde. Sie zeigten auch das Material, das über die Oberfläche eines Zigarettenanzünders und auf einer kleinen Kugel gespannt war.
Ein elektrisch leitendes Material, das sich so ausdehnt, kann in einfachen Schaltern verwendet werden, die Touchpanels an Lichtern ähneln. Es könnte zu Touchscreen-Displays gemacht werden, die keine Panels sind. Aufgrund seiner zusätzlichen Flexibilität und Elastizität ist die Kleidung nicht durch die Tatsache eingeschränkt, dass sich Metalldrähte nicht dehnen.
Bild mit freundlicher Genehmigung von Junyong Park und Seokwoo Jeon
Dieser Artikel wurde ursprünglich bei InnovationNewsDaily hier veröffentlicht
