Они сделали электронику, которая может сгибаться. Они сделали электронику, которая может растягиваться.
И вот, они достигли конечной цели - электроники, которую можно подвергнуть любой сложной деформации, включая скручивание.
Yonggang Huang, профессор Джозефа Каммингса в области гражданского и экологического проектирования и машиностроения в Школе инженерии и прикладных наук Маккормика Северо-Западного университета, и Джон Роджерс, профессор кафедры материаловедения и инженерии Флори-основателя в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн усовершенствовали свою так называемую «всплывающую» технологию для создания цепей, которые можно скрутить. Такую электронику можно было бы использовать в местах, где плоская, негнущаяся электроника выйдет из строя, например, на человеческом теле.
Их исследование опубликовано в Интернете Proceedings of the National Academy of Sciences.
Электронные компоненты исторически были плоскими и несгибаемыми, потому что кремний, основной компонент всей электроники, является хрупким и негибким. Любой значительный изгиб или растяжение делает электронное устройство бесполезным.
Хуанг и Роджерс разработали метод изготовления растягиваемой электроники, который увеличивает диапазон растяжения (до 140 процентов) и позволяет пользователю подвергать схемы экстремальному скручиванию. Эта новая технология обещает новые гибкие датчики, передатчики, новые фотоэлектрические и микрожидкостные устройства, а также другие приложения для медицинского и спортивного использования.
Партнерство, в котором Хуанг занимается теорией, а Роджерс - экспериментами, было плодотворным в течение последних нескольких лет. Еще в 2005 году пара разработала одномерную растяжимую форму монокристаллического кремния, которую можно было растянуть в одном направлении без изменения ее электрических свойств; результаты были опубликованы в журнале Science в 2006 году. Ранее в этом году они создали растягиваемые интегральные схемы, работа также опубликована в журнале Science.
Затем исследователи разработали новую технологию, позволяющую размещать схемы на изогнутой поверхности. Эта технология использовала массив элементов схемы площадью примерно 100 микрометров, которые были соединены металлическими «всплывающими мостиками».
Элементы схемы были настолько малы, что при размещении на искривленной поверхности они не изгибались - подобно тому, как здания не изгибаются на искривленной Земле. Система работала, потому что эти элементы были соединены металлическими проводами, которые выскакивали при изгибе или растяжении. Исследование было на обложке журнала Nature в начале августа.
В исследовании, опубликованном в PNAS, Хуанг и Роджерс взяли свои выдвижные мосты и придали им S-образную форму, которые, помимо сгибания и растяжения, обладают достаточной упругостью, чтобы их также можно было скручивать..
«Для многих приложений, связанных с человеческим телом, таких как размещение датчика на теле, электронное устройство должно не только сгибаться и растягиваться, но и скручиваться», - сказал Хуанг. «Поэтому мы улучшили нашу технологию всплывающих окон, чтобы приспособиться к этому. Теперь она может выдерживать любую деформацию».
Хуанг и Роджерс сейчас сосредоточили свои исследования на другом важном применении этой технологии: солнечных панелях. В этом месяце пара опубликовала статью в Nature Materials, описывающую новый процесс создания очень тонких кремниевых солнечных элементов, которые можно комбинировать в гибкие и прозрачные массивы.