Учёные из Вирджинского технологического университета разработали инновационный метод создания мягких электронных компонентов, которые могут быть использованы в различных устройствах, таких как телефоны, носимые устройства и медицинское оборудование. Основное внимание в проекте уделяется схемам, которые управляют всеми электронными соединениями внутри.
Новая технология использует микрокапли жидкого металла для создания лестничной структуры, которая образует небольшие проводящие проходы, называемые переходными отверстиями. Эти переходные отверстия создают электрические соединения без необходимости создавать отверстия в оборудовании, как это было в предыдущих методах.
«Это приближает нас к таким захватывающим возможностям, как мягкая робототехника, носимые устройства и электроника, которая может растягиваться, сгибаться и скручиваться, сохраняя при этом высокую функциональность», — сказал Майкл Бартлетт, главный исследователь и доцент кафедры машиностроения.
Главным автором публикации был Дон Хэ Хо, научный сотрудник, работающий с Бартлеттом. К команде Virginia Tech в этом исследовании присоединились коллеги Лин Ли, доцент Пенсильванского университета, и Чэньхао Ху, аспирант из команды Ли.
Предыдущее исследование мягких схем, разработанное командой Бартлетта, заменяет негибкие материалы мягкими электронными композитами и крошечными, проводящими электричество жидкими металлическими каплями. Эта мягкая электроника является частью быстро развивающейся области технологий, которая даёт гаджетам новый уровень долговечности.
В новом проекте исследователи взялись за проблему мягких плат, в частности, за прохождение электрических токов между слоями, которые накладываются друг на друга. Это важно для эффективного использования электрического тока в ограниченном пространстве, которое занимают платы.
Новая технология команды позволяет не делать отверстий и использует микрокапли жидкого металла для формирования мягких переходных отверстий и планарных межсоединений, создавая электрические соединения через и через слои схемы, преодолевая эти проблемы. Процесс включает направленное расслоение капель жидкого металла в фотосмоле. Используя неровности, возникающие во время воздействия ультрафиолета, исследователи создают ступенчатую структуру, которая позволяет каплям контролируемо собираться.
Этот подход очень универсален, и жидкие металлические переходы и межсоединения могут быть реализованы в нескольких типах материалов. С этой технологией можно пойти дальше и выполнить подход к изготовлению несколько раз и создавать всё больше и больше слоёв.
«Используя эти в противном случае нежелательные краевые эффекты, мы можем создавать мягкие, проводящие переходы, которые соединяют различные слои схемы быстрым и параллельным образом. Мы можем сделать всё это, сохраняя гибкость и механическую целостность мягкого устройства», — сказал Хо.
"Благодаря интеграции с плоскостными слоями схем можно создавать мягкие, гибкие схемы со сложной многослойной архитектурой. Это открывает новые формы мягкой электроники, где несколько мягких переходов и межсоединений создаются параллельно и пространственно контролируемым образом. Что имеет решающее значение для развития этой области», — добавил Бартлетт.