DomAktualnościRozciągliwe włókno elektroniczne z ciekłym metalem

Rozciągliwe włókno elektroniczne z ciekłym metalem

To udoskonalenie łączy wysoką przewodność z wyjątkową elastycznością – rozciągając się nawet dziesięciokrotnie – torując drogę dla urządzeń do noszenia nowej generacji, miękkich robotów i tkanin wykrywających ruch.


Naukowcy z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) opracowali nowatorskie „włókno elektroniczne” z osadzonymi kropelkami ciekłego stopu metalu o temperaturze pokojowej, które niezawodnie przewodzi nawet po rozciągnięciu ponad dziesięciokrotnie w stosunku do pierwotnej długości.

Postęp polega na osadzeniu nietoksycznego ciekłego metalu indowo-galowego w miękkiej matrycy elastomerowej, a następnie zastosowaniu procesu ciągnienia termicznego — zwykle stosowanego w światłowodach — w celu przeciągnięcia większej preformy w długie, cienkie włókna.W miarę rozciągania włókna i rozciągania ciekły metal rozpada się na drobne kropelki i aktywuje określone ścieżki przewodzące, dając zespołowi dokładną kontrolę nad tym, które obszary włókna przewodzą, a które nie.

W testach włókno zachowało wysoką czułość nawet po rozciągnięciu ponad 10-krotnie w stosunku do swojej pierwotnej długości – jest to zachowanie, z którym wiele istniejących rozciągliwych urządzeń elektronicznych ma trudności w osiągnięciu ze względu na kompromis między przewodnością, rozciągliwością i trwałością.Aby potwierdzić słuszność koncepcji, zespół zintegrował włókno z miękką ortezą stawu kolanowego.Orteza śledziła zginanie kolan, chód podczas biegu, przysiadu i skakania, a także skutecznie rekonstruowała kąty ruchu w czasie rzeczywistym.

Zespół wyjaśnia, że ​​prace mają potencjał w zakresie skali i integracji: konwencjonalna elektronika jest zwykle sztywna, delikatna lub nieporęczna, co ogranicza jej zastosowanie w urządzeniach do noszenia, miękkiej robotyce i tekstyliach.Z drugiej strony nowe włókno można w zasadzie osadzić w metrach, a nawet kilometrach tkaniny, co otwiera drogę do inteligentnych ubrań, protez, skór robotów i tekstyliów wykrywających ruch.Tłumaczenie na produkty komercyjne będzie wiązało się z wyzwaniami: produkcja na dużą skalę, zapewnienie długoterminowej trwałości i integracja z tekstyliami codziennego użytku nie są trywialne.Jednak badania te, opublikowane w Nature Electronics, pokazują konkretny krok w kierunku elektroniki, która dosłownie rozciąga się na użytkownika lub maszynę.