science >> Wetenschap >  >> Chemie

Onzichtbaar, rekbare circuits om de volgende generatie technologie vorm te geven

De displays en touchscreens die worden gebruikt in technologieën van de volgende generatie vereisen transparante geleiders die zacht, elastisch, en zeer rekbaar. Krediet:laboratorium voor zachte materialen, Carnegie Mellon Universiteit

Elektrisch geleidende films die optisch transparant zijn, spelen een centrale rol in een breed scala aan elektronische toepassingen, van touchscreens en videodisplays tot fotovoltaïsche energie. Deze geleiders fungeren als onzichtbare elektroden voor circuitbedrading, aanrakingsdetectie, of het verzamelen van elektrische lading en zijn typisch samengesteld uit transparante geleidende oxiden. Maar, ze hebben een zwakte.

De meeste transparante geleiders zijn mechanisch stijf. Door het niet-elastische materiaal uit te rekken, breekt het uit elkaar en verliest het zijn elektrische functionaliteit. Dit onvermogen om spanning te ondersteunen, beperkt de rol van deze bestaande materialen voor opkomende toepassingen in wearable computing aanzienlijk, zachte bio-elektronica, en biologisch geïnspireerde robotica. De displays en touchscreens die in deze technologieën van de volgende generatie worden gebruikt, hebben transparante geleiders nodig die zacht, elastisch, en zeer rekbaar.

Carnegie Mellon University's universitair hoofddocent werktuigbouwkunde Carmel Majidi en zijn onderzoeksteam hebben geleidende dunne films ontwikkeld die de unieke combinatie van eigenschappen hebben die nodig zijn voor deze technologieën van de volgende generatie:hoge elektrische geleidbaarheid, visuele onwaarneembaarheid, lage mechanische stijfheid, en hoge elasticiteit.

Met behulp van een op laser gebaseerde microfabricagetechniek, het team bereikte deze eigenschappen door het oppervlak van een dunne rubberfilm te coaten met een fijn raster van metaal (een eutectische legering van gallium en indium, EGaIn) dat vloeibaar is bij kamertemperatuur.

Om de bruikbaarheid van het materiaal aan te tonen, het team creëerde een systeem dat de luchtkwaliteit bewaakt en visuele feedback geeft over de concentratie van verontreinigende stoffen met behulp van een elektronisch contactlensdisplay. Krediet:laboratorium voor zachte materialen, Carnegie Mellon Universiteit

De bevindingen zijn gepubliceerd in Geavanceerde materialen in een paper getiteld "Visually Imperceptible Liquid Metal Circuits for Transparent, Rekbare elektronica met direct laserschrijven" door Chenfeng Pan, Kitty Kumar, Jianghao Li, Eric J. Markvicka, Peter R. Herman, Carmel Majidi.

Majidi leidt het Integrated Soft Materials Laboratory aan de Carnegie Mellon University.