Miljarden objecten, variërend van smartphones en horloges tot gebouwen, machineonderdelen en medische apparaten zijn draadloze sensoren van hun omgeving geworden, het uitbreiden van een netwerk dat het 'internet der dingen' wordt genoemd.

Naarmate de samenleving steeds meer in de richting gaat van het verbinden van alle objecten met internet, zelfs meubels en kantoorbenodigdheden, zal de technologie die deze objecten in staat stelt om te communiceren en elkaar te voelen, moeten worden opgeschaald.

Onderzoekers van de Purdue University en de University of Virginia hebben een nieuwe fabricagemethode ontwikkeld die kleine, dunne-film elektronische circuits afpelbaar van een oppervlak. De techniek elimineert niet alleen verschillende fabricagestappen en de bijbehorende kosten, maar laat ook toe om elk object zijn omgeving te voelen of te controleren door het aanbrengen van een hightech sticker.

Eventueel, deze stickers kunnen ook draadloze communicatie vergemakkelijken. De onderzoekers demonstreren mogelijkheden op verschillende objecten in een paper dat onlangs is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"We zouden een sensor kunnen aanpassen, plak het op een drone, en stuur de drone naar gevaarlijke gebieden om gaslekken te detecteren, bijvoorbeeld, " zei Chi Hwan Lee, Purdue universitair docent biomedische technologie en werktuigbouwkunde.

De meeste van de hedendaagse elektronische circuits zijn individueel gebouwd op hun eigen silicium "wafer, " een vlak en stijf substraat. De siliciumwafer is dan bestand tegen de hoge temperaturen en chemische etsen die worden gebruikt om de circuits van de wafer te verwijderen.

Maar hoge temperaturen en etsen beschadigen de siliciumwafel, waardoor het fabricageproces elke keer een geheel nieuwe wafer moet herbergen.

Lee's nieuwe fabricagetechniek, genaamd "transfer printen, " vermindert de productiekosten door een enkele wafer te gebruiken om een ​​bijna oneindig aantal dunne films te bouwen die elektronische circuits bevatten. In plaats van hoge temperaturen en chemicaliën, de film kan bij kamertemperatuur loslaten met de energiebesparende hulp van gewoon water.

"Het is net als de rode verf op de Golden Gate Bridge in San Francisco - verf bladdert af omdat de omgeving erg nat is, " zei Lee. "Dus in ons geval, het onderdompelen van de wafer en het voltooide circuit in water vermindert de mechanische afpelspanning aanzienlijk en is milieuvriendelijk."

Een ductiele metalen laag, zoals nikkel, ingevoegd tussen de elektronische film en de siliciumwafel, maakt het schillen in water mogelijk. Deze dunnefilmelektronica kan vervolgens worden bijgesneden en op elk oppervlak worden geplakt, dat object elektronische functies toekennen.

Een van de stickers op een bloempot plakken, bijvoorbeeld, maakte die bloempot in staat om temperatuurveranderingen waar te nemen die de groei van de plant zouden kunnen beïnvloeden.

Lee's lab toonde ook aan dat de componenten van elektronische geïntegreerde schakelingen net zo goed werken voordat en nadat ze tot een dunne film zijn gemaakt die van een siliciumwafel is afgepeld. De onderzoekers gebruikten één film om een ​​LED-lichtdisplay aan en uit te zetten.

"We hebben dit proces geoptimaliseerd zodat we elektronische films op een foutloze manier van wafels kunnen delamineren, "zei Leen.

Deze technologie heeft een niet-voorlopig Amerikaans octrooi. Het werk werd ondersteund door de Purdue Research Foundation, het onderzoekslaboratorium van de luchtmacht (AFRL-S-114-054-002), de National Science Foundation (NSF-CMMI-1728149) en de Universiteit van Virginia.