Новый метод изготовления растягиваемой и дышащей электроники

Схематическая диаграмма, иллюстрирующая производство LMNM, и проводящий проводящий давление.A, LMNM может быть легко изготовлен с помощью процесса удаления давления, что позволяет создавать цепи с растяжимостью.Этот простой и универсальный метод демонстрирует большой потенциал в разработке гибких электронных устройств.B, Схематическая схема процесса приготовления проводящего проводящего пути проводящего давления LMNM.СЭМ-изображения непредвзятой площади (C), проводящего проводящего пути (D) и штампованной области (E) LMNM.Полуэклеточная частица LM гарантирует, что LM всегда может иметь стабильную комбинацию с волокном до и после штамповки.Кредит: Zheng et al.(Nature Electronics, 2024).

Исследователи из Университета Сучоу в Китае недавно представили новую методологию для изготовления растягиваемой электроники на основе жидких металлов, которые являются растяжимыми, дышащими и био-совместимыми.Их предлагаемый метод, изложенный в статье в природе электроники, влечет за собой использование марки с цепькой для создания многофункциональных гибких электронных компонентов для носимых устройств.

«В последнее время растягиваемая электроника на основе жидких металлов вызвала значительный интерес благодаря их многообещающим перспективам в сфере носимой электроники»,-сказал Feng Yan, соавтор газеты, Feng Yan, соавтор газеты.

«Тем не менее, насущные проблемы сохраняются, в том числе сложные процессы изготовления, охватывающие травление и обработку кислорода-плазмы, наряду с неоптимальными взаимодействиями между жидкими металлами и полимерными субстратами, что приводит к нарушению стабильности циклического растяжения».

Электронные материалы на основе жидкости на основе жидкости часто имеют различные ограничения, которые предотвращают или ограничивают их потенциал для разработки персонализированных и индивидуальных цепей.В рамках своего недавнего исследования Ян и его коллеги решили решить и преодолеть эти ограничения, введя альтернативную методологию изготовления гибкой электроники на основе жидкости.

«Наша методология включает в себя комбинацию электростатического спиннирования и прозвища давления, которое соединяет технический разрыв между воздухопроницаемостью, точностью и обрабатываемостью в растягиваемых электронных устройствах»,-объяснил Ян.«Полуэклеточные частицы жидкости в нановолокон могут разрываться под давлением и проливаться, образуя непрерывные области жидких металлов, что позволяет селективной конструкции проводящих путей с высокой точностью цепи и выдающейся стабильностью».

Используя их недавно размесченную методологию, исследователи смогли быстро подготовить дышащие и растягиваемые цепи.Изготовленные схемы демонстрировали высокое разрешение (то есть минимальная ширина линии 50 мкм) и высокую стабильность, работая более чем на 30 000 циклов под штаммом 100%.

При интеграции с различными электронными компонентами было обнаружено, что электроника, создаваемая Яном и его коллегами, поддерживает различные функции, включая выходы квадратных волн, излучение света и беспроводную зарядку.Это означает, что они могут быть очень универсальными компонентами для носимых устройств, что позволяет инженерам использовать схемы для реализации различных желаемых возможностей.

«Замечательная биосовместимость и проницаемость созданных нами цепей делают их хорошо подходящими для сбора биоэлектрических сигналов»,-сказал Ян.«Кроме того, его способность переработки и универсальность подчеркивают его широкий потенциал в сфере гибкой электроники».

Ян и его коллеги уже использовали свои растягиваемые цепи для создания датчиков прототипа для мониторинга биоэлектрических сигналов.В будущем они могут быть интегрированы в другие носимые устройства для конкретных медицинских или спортивных приложений.

Еще одним преимуществом гибких электронных цепей команды является то, что жидкие металлические мембраны, на которых они основаны, можно легко разобрать в отдельные компоненты и перерабатывать.Это может значительно снизить их неблагоприятное влияние на окружающую среду, что также может способствовать их крупномасштабному развертыванию.

«Сейчас мы планируем реализовать подготовку многослойных плат круговых плат с межслойными соединениями», - добавил Ян.«Точно модулируя модуль и размер жидких металлов и нановолокон, мы также стремимся расширить возможности цепей с возможностью активировать в отдельных слоях, адаптированные именно к нашим развивающимся требованиям».

More information: Sijie Zheng et al, Pressure-stamped stretchable electronics using a nanofibre membrane containing semi-embedded liquid metal particles, Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01194-0