Nová technologie tiskne flexibilní obvody na zakřivené povrchy, od kontaktních čoček až po latexové rukavice
Vědci ze Státní univerzity v Severní Karolíně předvedli novou techniku přímého tisku elektronických obvodů na zakřivené a zvlněné povrchy. Práce připravuje cestu pro řadu nových technologií měkké elektroniky a výzkumníci tuto techniku použili k vytvoření prototypu „chytrých“ kontaktních čoček, latexových rukavic citlivých na tlak a průhledných elektrod.
"Existuje mnoho existujících technik pro vytváření tištěné elektroniky pomocí různých materiálů, ale existují omezení," říká Yong Zhu, odpovídající autor článku o práci. "Jedním problémem je, že stávající techniky vyžadují použití polymerních pojiv v "inkoustu", který používáte k tisku obvodů. To zhoršuje vodivost obvodu, takže musíte začlenit další krok k odstranění těchto pojiv po tisku."
„Druhou výzvou je, že tyto tiskové techniky obvykle vyžadují, abyste tiskli na rovné povrchy, ale mnoho aplikací vyžaduje povrchy, které ploché nejsou,“ říká Zhu, významný profesor mechanického a leteckého inženýrství Andrew A. Adamse na NC State.
"Vyvinuli jsme techniku, která nevyžaduje pojiva a která nám umožňuje tisknout na různé křivočaré povrchy," říká Yuxuan Liu, první autor článku a Ph.D. student na NC State. "Také nám to umožňuje tisknout obvody jako mřížkové struktury s rovnoměrnou tloušťkou."
Prvním krokem v nové technice je vytvoření šablony pro příslušnou aplikaci, která zahrnuje specifický vzor mikroměřítek drážek. Šablona se pak použije k replikaci tohoto vzoru v tenkém elastickém polymerovém filmu. Výzkumníci poté připevní tenký polymerní film k příslušnému substrátu, který může být plochý nebo zakřivený. V tomto okamžiku jsou drobné drážky v polymeru vyplněny kapalným roztokem obsahujícím stříbrné nanodrátky.
Roztok se nechá zaschnout při pokojové teplotě a zanechají za sebou stříbrné nanodrátky v měkkém materiálu s požadovaným tvarem a vzorem obvodu.
Aby vědci tuto techniku demonstrovali, vytvořili tři prototypy proof-of-concept. Jednou z nich byla „chytrá“ kontaktní čočka s vestavěnými obvody, kterou bylo možné použít k měření tlaku tekutiny v oku – což je důležité pro některé biomedicínské aplikace. Jedním z nich byla flexibilní, průhledná elektroda s obvody vytištěnými v mřížkovém vzoru, kterou bylo možné použít v solárních článcích nebo na dotykových panelech.
Třetí je latexová rukavice, která má na sobě natištěné obvody, které slouží jako tlakové senzory, což má aplikace v robotice a aplikacích rozhraní člověk-stroj.
"Myslíme si, že by se to dalo docela snadno rozšířit, pokud jde o výrobu," říká Zhu. "Jsme otevřeni rozhovoru s průmyslovými odvětvími, která mají zájem prozkoumat potenciál této techniky."
Přiložené soubory:
- Tisk obvodů na různé povrchy
