EPFL-onderzoekers hebben geleidende sporen ontwikkeld die kunnen worden gebogen en uitgerekt tot vier keer hun oorspronkelijke lengte. Ze kunnen worden gebruikt in kunstmatige huid, aangesloten kleding en lichaamssensoren.

Geleidende sporen zijn meestal hard gedrukt op een bord. Maar die onlangs bij EPFL zijn ontwikkeld, zijn heel anders:ze zijn bijna net zo flexibel als rubber en kunnen tot vier keer hun oorspronkelijke lengte en in alle richtingen worden uitgerekt. En ze kunnen een miljoen keer worden uitgerekt zonder te barsten of hun geleidbaarheid te onderbreken. De uitvinding wordt beschreven in een artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Geavanceerde materialen .

Zowel solide als flexibel, deze nieuwe metallische en gedeeltelijk vloeibare film biedt een breed scala aan mogelijke toepassingen. Het kan worden gebruikt om circuits te maken die kunnen worden gedraaid en uitgerekt - ideaal voor kunsthuid op protheses of robotmachines. Het kan ook worden geïntegreerd in stof en worden gebruikt in aangesloten kleding. En omdat het de vorm en bewegingen van het menselijk lichaam volgt, het zou kunnen worden gebruikt voor sensoren die zijn ontworpen om bepaalde biologische functies te bewaken.

"We kunnen allerlei toepassingen bedenken, in complexe vormen, bewegen of die in de loop van de tijd veranderen, " zei Hadrien Michaud, een promovendus bij het Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces (LSBI) en een van de auteurs van de studie.

Er is uitgebreid onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van een elastische elektronische schakeling. Het is een echte uitdaging, omdat de componenten die traditioneel worden gebruikt om circuits te maken, stijf zijn. Het aanbrengen van vloeibaar metaal op een dunne film in polymeerdragers met elastische eigenschappen lijkt natuurlijk een veelbelovende aanpak.

Dun en betrouwbaar

Vanwege de hoge oppervlaktespanning van sommige van deze vloeibare metalen, experimenten die tot nu toe zijn uitgevoerd, hebben alleen relatief dikke structuren opgeleverd. "Met behulp van de depositie- en structureringsmethoden die we hebben ontwikkeld, het is mogelijk om sporen te maken die erg smal zijn – enkele honderden nanometers dik – en zeer betrouwbaar, " zei Stéphanie Lacour, houder van de Bertarelli Foundation Chair in Neuroprosthetic Technology en die het lab leidt.

Afgezien van hun unieke fabricagetechniek, het geheim van de onderzoekers zit in de keuze van de ingrediënten, een legering van goud en gallium. "Niet alleen heeft gallium goede elektrische eigenschappen, maar het heeft ook een laag smeltpunt, rond de 30o, " zei Arthur Hirsch, een promovendus bij LSBI en co-auteur van de studie. "Dus het smelt in je hand, en, dankzij het proces dat bekend staat als onderkoeling, het blijft vloeibaar bij kamertemperatuur, nog lager." De goudlaag zorgt ervoor dat het gallium homogeen blijft, voorkomen dat het in druppeltjes uiteenvalt wanneer het in contact komt met het polymeer, die zijn geleidbaarheid zou verpesten.