Joustava elektroninen kuitu nestemäisellä metallilla
Edistyksessä yhdistyvät korkea johtavuus ja äärimmäinen joustavuus – jopa kymmenen kertaa pituuteensa ulottuva – tasoittaa tietä seuraavan sukupolven puettaville vaatteille, pehmeille roboteille ja liiketunnisteleville kankaille.
École Polytechnique Fédérale de Lausannen (EPFL) tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen "elektroniikkakuidun", johon on upotettu huoneenlämpöisen nestemäisen metalliseoksen pisaroita ja joka pysyy luotettavasti johtavana jopa yli kymmenen kertaa alkuperäiseen pituuteensa venytettynä.
Edistys keskittyy myrkyttömän nestemäisen indium-galliummetallin upottamiseen pehmeään elastomeerimatriisiin, minkä jälkeen käytetään lämpövetoprosessia – jota käytetään tyypillisesti kuituoptiikalla – suuremman esimuotin vetämiseksi pitkiksi ohuiksi kuiduiksi.Kun kuitua vedetään ja materiaali venyy, nestemäinen metalli hajoaa hienoiksi pisaroiksi ja aktivoi tiettyjä johtavia reittejä, jolloin tiimi voi hallita tarkasti mitkä kuidun alueet johtavat ja mitkä eivät.
Testauksessa kuitu säilytti korkean herkkyyden jopa pidennettynä yli 10-kertaiseksi alkuperäiseen pituuteensa - käyttäytymistä, jota monet nykyiset venyvät elektroniikkalaitteet kamppailevat johtavuuden, joustavuuden ja kestävyyden välisten kompromissien vuoksi.Todisteeksi konseptista tiimi integroi kuidun pehmeäksi polvitueksi.Tuki seurasi polven taivutusta, kävelyä juoksun aikana, kyykkyä ja hyppäämistä – ja onnistuneesti rekonstruoi liikekulmat reaaliajassa.
Tiimi selittää, että työssä on potentiaalia mittakaavaan ja integraatioon: perinteinen elektroniikka on yleensä jäykkää, herkkää tai tilaa vievää, mikä rajoittaa niiden käyttöä puettavissa tuotteissa, pehmeissä robotiikassa ja tekstiileissä.Sen sijaan uusi kuitu voidaan periaatteessa upottaa metreihin tai jopa kilometreihin kankaaseen, mikä tarjoaa polun kohti älykkäitä vaatteita, proteeseja, robottinahoja ja liiketunnistimia.Muuntaminen kaupallisiksi tuotteiksi tuo haasteita: suuria määriä valmistaminen, pitkän aikavälin kestävyyden varmistaminen ja integrointi arkitekstiileihin eivät ole triviaalia.Mutta tämä Nature Electronicsissa julkaistu tutkimus osoittaa konkreettisen askeleen kohti elektroniikkaa, joka kirjaimellisesti venyy käyttäjän tai koneen mukana.