Rozciągliwa elektronika
Rozciągliwa elektronika , znana również jako elastyczna elektronika lub elastyczne obwody, to grupa technologii budowy obwodów elektronicznych poprzez osadzanie lub osadzanie urządzeń elektronicznych i obwodów na rozciągliwych podłożach, takich jak silikony lub poliuretany , w celu wykonania kompletnego obwodu, który może podlegać dużym naprężeniom bez porażki. W najprostszym przypadku rozciągliwą elektronikę można wykonać przy użyciu tych samych komponentów, które są używane do sztywnych płytek drukowanych, ze sztywnym podłożem przyciętym (zwykle we wzór serpentyn), aby umożliwić rozciąganie w płaszczyźnie. Jednak wielu badaczy poszukiwało również samoistnie rozciągliwych przewodników, takich jak ciekłe metale .
Jednym z głównych wyzwań w tej dziedzinie jest zaprojektowanie podłoża i połączeń tak, aby były rozciągliwe , a nie elastyczne (patrz Elastyczna elektronika ) lub sztywne ( płytki drukowane ). Zazwyczaj polimery są wybierane jako podłoża lub materiał do osadzenia. Podczas zginania podłoża najbardziej zewnętrzny promień zgięcia rozciągnie się (patrz Odkształcenie w wiązce Eulera – Bernoulliego , narażając połączenia na duże obciążenie mechaniczne ). Rozciągliwa elektronika często próbuje naśladować ludzką skórę i miąższu , będąc rozciągliwym, zachowując jednocześnie pełną funkcjonalność. Przestrzeń projektowa dla produktów otwiera się dzięki rozciągliwej elektronice, w tym wrażliwej elektronicznej skórze dla urządzeń robotycznych i wszczepialnej in vivo podobnej do gąbki elektronice.
Aplikacje
Energia
Kilka rozciągliwych urządzeń do magazynowania energii i superkondensatorów wykonano z materiałów węglowych, takich jak jednościenne nanorurki węglowe (SWCNT). Badanie przeprowadzone przez Li i in. pokazał rozciągliwy superkondensator (składający się z wyboczonych makrofilmów SWCNT i separatorów elastomerowych na elastycznym podłożu PDMS), który wykonywał dynamiczne ładowanie i rozładowywanie. Kluczową wadą tej rozciągliwej technologii magazynowania energii jest niska pojemność właściwa i gęstość energii, chociaż można to potencjalnie poprawić przez włączenie materiałów redoks, na przykład elektrody SWNT/MnO2. Innym podejściem do stworzenia rozciągliwego urządzenia do przechowywania energii jest zastosowanie zasad składania Origami. Powstała bateria origami osiągnęła znaczną odkształcalność liniową i powierzchniową, dużą skręcalność i podatność na zginanie.
Medycyna
Rozciągliwą elektronikę można zintegrować z inteligentną odzieżą, aby bezproblemowo współdziałać z ludzkim ciałem i wykrywać choroby lub zbierać dane pacjentów w nieinwazyjny sposób. Na przykład naukowcy z Seoul National University i MC10 (firma zajmująca się elastyczną elektroniką) opracowała plaster, który jest w stanie wykryć poziom glukozy w pocie i może dostarczyć potrzebne lekarstwo na żądanie (insulina lub metformina). Łatka składa się z grafenu wypełnionego cząstkami złota i zawiera czujniki, które są w stanie wykryć temperaturę, poziom pH, poziom glukozy i wilgotność. Rozciągliwa elektronika pozwala również programistom na tworzenie miękkich robotów, aby wdrażać minimalnie inwazyjne operacje w szpitalach. Zwłaszcza jeśli chodzi o operacje mózgu, gdzie ważny jest każdy milimetr, takie roboty mogą mieć dokładniejszy zakres działania niż człowiek.
Wyczuwanie dotykowe
Sztywna elektronika zwykle nie dopasowuje się dobrze do miękkich, biologicznych organizmów i tkanek. Ponieważ rozciągliwa elektronika nie jest przez to ograniczona, niektórzy badacze próbują ją zaimplementować jako czujniki dotyku lub wyczuwania dotykowego. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego celu jest stworzenie tablicy przewodzących tranzystorów OFET (Organic Field Effect Transistors) tworzących sieć, która może wykrywać lokalne zmiany pojemności, co daje użytkownikowi informację o tym, gdzie nastąpił kontakt. Może to mieć potencjalne zastosowanie w robotyce i aplikacjach rzeczywistości wirtualnej.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- „Centrum Technologii Mikrosystemów (CMST)” . Belgia: Uniwersytet w Gandawie / IMEC.
- „Grupa Badawcza Rogersa” . Uniwersytet Północno-Zachodni.
- „Stretchable Circuits rozwija rozciągliwe systemy elektroniczne” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 1 lutego 2017 r.