Хотите смартфон, который растягивается, получает повреждения и при этом не пропускает звонок?

Команда исследователей Технологического института Вирджинии из Департамента машиностроения и Института инноваций макромолекул создала новый тип мягкой электроники, открыв путь для устройств, которые являются самовосстанавливающимися, реконфигурируемыми и пригодными для вторичной переработки. Эти похожие на кожу цепи мягкие и эластичные, выдерживают многочисленные повреждения под нагрузкой без потери электропроводности и могут быть переработаны для создания новых цепей в конце срока службы продукта.

Команда, возглавляемая доцентом Майклом Бартлеттом, недавно опубликовала свои выводы в журнале « Коммуникационные материалы» , журнале с открытым доступом от Nature Research.

Современные потребительские устройства, такие как телефоны и ноутбуки, содержат жесткие материалы, в которых используются спаянные провода. Мягкая схема, разработанная командой Бартлетта, заменяет эти негибкие материалы мягкими электронными композитами и крошечными электропроводящими каплями жидкого металла. Эта мягкая электроника является частью быстро развивающейся области технологий, которая придает гаджетам уровень прочности, который был невозможен всего несколько лет назад.

Читайте также Перемога понад усе: Ерік Арушанян, Марта Федина, сподін ігор та інші. ТОП 5 українських спортивних досягнень навесні 2021 року

Капли жидкого металла первоначально диспергированы в эластомере, типе каучукоподобного полимера, в виде электрически изолированных дискретных капель.

«Чтобы создавать схемы, мы ввели масштабируемый подход с помощью тиснения, который позволяет нам быстро создавать настраиваемые схемы путем выборочного соединения капель», — сказал доктор-исследователь и первый автор Рави Тутика. «Затем мы можем локально разделить капли, чтобы переделать цепи, и даже полностью растворить цепи, чтобы разорвать все соединения для повторного использования материалов, а затем начать с самого начала».

Цепи мягкие и гибкие, как кожа, продолжающие работать даже при сильных повреждениях. Если в этих цепях пробить отверстие, капли металла все еще могут передавать энергию. Вместо того, чтобы полностью перерезать соединение, как в случае с традиционным проводом, капли создают новые соединения вокруг отверстия, чтобы продолжать пропускать электричество.

Цепи также будут растягиваться без потери электрического соединения, поскольку команда без сбоев во время исследования увеличила длину устройства более чем в 10 раз от его первоначальной.

В конце срока службы изделия металлические капли и резиноподобные материалы могут быть переработаны и возвращены в жидкий раствор, что делает их пригодными для вторичной переработки. С этого момента они могут быть переделаны, чтобы начать новую жизнь, и этот подход открывает путь к устойчивой электронике.

Хотя эластичный смартфон еще не создан, быстрое развитие в этой области также обещает носимую электронику и мягкую робототехнику. Этим новым технологиям требуются мягкие и надежные схемы для перехода в потребительские приложения.

«Мы воодушевлены нашим прогрессом и рассматриваем эти материалы как ключевые компоненты для новых мягких технологий», — сказал Бартлетт. «Эта работа приближается к созданию программных схем, способных выжить во множестве реальных приложений».