物理科技生物学-PHYICA

电子学的未哞藤美粉来是有弹性的

化学 2021-11-05 00:01:44

作者威廉·韦尔,耶鲁大学 学分:耶鲁工程和应用科学学院 可拉伸电子电路对于软机器人、可穿戴技术和生物医学应用至关重要

然而,目前制造它们的方法限制了它们的潜力

丽贝卡·克莱默-博蒂格利欧耶鲁实验室的一组研究人员

机械工程和材料科学助理教授李开发了一种材料和制造工艺,可以迅速使这些设备更有弹性,更耐用,更接近于大规模生产

该结果发表在《自然材料》杂志上

这一电子领域面临的最大挑战之一是将可拉伸导体与商用电子元件中使用的刚性材料可靠连接,如电阻、电容和发光二极管

“问题是很难把软的东西和硬的东西联系起来,”该论文的主要作者、前博士刘山良子说

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克莱默-博蒂格利欧实验室的学生

当可拉伸材料弯曲和伸长时,在界面处产生大的剪切力,并且经常撕裂连接,使得电路不可用

一种被称为共晶镓铟(eGaIn)的材料,在室温下保持液态,已被用于可拉伸电子器件的连接,但其高表面张力使其无法与刚性元件正确连接

已经使用了各种策略来解决这个问题,但是代价是限制了最终电路的可拉伸性和耐久性

学分:耶鲁工程和应用科学学院 克雷默-博蒂格利欧的实验室采取了不同的方法,使用电子镓银纳米粒子开发了一种新材料——双相镓银,它既有固体元素,也有液体元素

当被加热到900摄氏度时,一层电子偶姻的纳米粒子膜会改变形状,在顶部形成一层薄的固体氧化物层,固体粒子的厚层嵌入液体电子偶姻中

剥离后,材料被转移到可拉伸的基底上,类似于临时纹身的工作原理

bGaIn和刚性电子元件之间具有坚固的界面,因此即使在高应变水平下,可拉伸电路板组件的性能也与传统电路板组件一样好

这种方法为广泛的工业应用创造了可拉伸的电路,包括软显示器和智能服装

为了演示这一过程,该团队用它制造了许多设备,包括一个可以拉伸到原来长度至少五倍的放大器电路,一个可拉伸的“耶鲁”发光二极管阵列,以及一个与附着在用户衬衫袖子表面的可拉伸传感器集成在一起的多层信号调理电路板

电路也被应用到一个乳胶气球上,并“手写”到一个多孔泡沫上

“这里的关键是整个赛道是可伸展的,”合著者迪伦·沙阿说,他是一名哲学博士

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克莱默-博蒂格利欧实验室的学生

“以前用于软机器人的电路有一个没有伸展的小区域组合,然后是可伸展的区域

因为我们的电路有一个导体和接口,它们都是可拉伸的,所以它们更有弹性和柔韧性

" 在这项研究中,研究人员使用了转移印刷,这需要一个手工步骤

刘,现在是西北大学的博士后,他说下一步的研究是修改bGaIn墨水的印刷适性,这样它就可以无缝地集成到自动化电路生产线上

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