Группа исследователей из KAIST и Сеульского национального университета разработала электронные чернила, которые позволяют печатать схемы разной жесткости при комнатной температуре

Это достижение знаменует значительный скачок в направлении создания носимых, имплантируемых и роботизированных устройств следующего поколения.

Электроника с переменной жёсткостью находится на переднем крае адаптивных технологий, позволяя одному устройству переключаться между жёстким и мягким режимами в зависимости от сценария использования. Галлий, металл, известный своим высоким контрастом жёсткости между твёрдым и жидким состояниями, является перспективным кандидатом для таких применений. Однако его использованию препятствуют такие проблемы, как высокое поверхностное натяжение, низкая вязкость и нежелательные фазовые переходы в процессе производства.

Процесс создания стабильных электронных чернил высокой вязкости путем диспергирования микрочастиц галлия в полимерной матрице (слева). Процесс печати схем с высоким разрешением на больших площадях с помощью химического спекания с контролем pH (справа). Авторы: Авторы: Simok Lee и др. , KAIST

Чтобы решить эти проблемы исследователи разработали процесс печати жидкими металлическими чернилами с контролем pH. Диспергировав микрочастицы галлия в гидрофильной полиуретановой матрице с помощью нейтрального растворителя (диметилсульфоксида, или ДМСО), они создали стабильные чернила высокой вязкости, подходящие для точной печати. При нагревании после печати ДМСО разлагается с образованием кислой среды, которая удаляет оксидный слой с частиц галлия. Это приводит к слипанию частиц в электропроводящие сети с настраиваемыми механическими свойствами.

Ключевые особенности электронных чернил. (i) Возможность печати с высоким разрешением и многослойной интеграции. (ii) Возможность серийного производства с помощью трафаретной печати на больших площадях. (iii) Возможность печати сложных трёхмерных структур методом погружения. (iv) Отличная электропроводность и возможность контроля жёсткости. Авторы: Simok Lee и др. , KAIST

Полученные печатные платы имеют мелкие элементы (~50 мкм), высокую проводимость (2,27 × 10⁶ См/м) и коэффициент модуляции жёсткости до 1465, что позволяет материалу переходить от пластичной жёсткости к мягкой, как у резины. Кроме того, чернила совместимы с традиционными методами печати, что позволяет изготавливать устройства большой площади и трёхмерные устройства.

Носимая электроника с переменной жёсткостью, схемами высокого разрешения и многослойной структурой, сравнимой с коммерческими печатными платами (ПП). При комнатной температуре функционирует как жёсткое портативное электронное устройство, а при контакте с кожей становится мягким и превращается в носимое медицинское устройство. Авторы: Simok Lee и др. , KAIST

Команда продемонстрировала эту технологию, разработав многофункциональное устройство, которое в обычных условиях работает как жёсткий портативный электронный прибор, но при подключении к телу превращается в мягкое носимое медицинское устройство. Они также создали нейронный зонд, который остаётся жёстким во время хирургического введения для точного позиционирования, но размягчается внутри мозговой ткани, чтобы уменьшить воспаление. Разработка знаменует значительный скачок в направлении создания носимых, имплантируемых и роботизированных устройств следующего поколения.

Оставьте отзывОтмена