Исследователи из Сингапурского университета науки и технологий (NTU) совершили революционный прорыв в области мягкой электроники. Они создали высокотехнологичную лабораторию, где можно быстро разрабатывать прототипы новых устройств с ультратонкой и растягивающейся электроникой.
Традиционные электронные устройства жесткие и громоздкие из-за использования кремния в качестве основного материала. Они отлично подходят для промышленного применения и даже для использования в повседневной жизни.
Однако, когда речь идет о взаимодействии с человеческим телом, жесткость становится серьезным препятствием. По данным ООН, 15% населения мира имеет ту или иную форму физической инвалидности. Технологии могут облегчить жизнь людям с ограниченными возможностями, но для этого необходимо преодолеть барьер жесткости электроники. Именно здесь на помощь приходит мягкая электроника.
Как изготавливается мягкая электроника?
Исследователи NTU разработали различные составы более мягких материалов, таких как гидрогели и биосовместимые пластики. Объединив их с электроникой, можно создавать более мягкие устройства.
Жесткие электронные схемы могут сломаться при многократных движениях. Чтобы этого избежать, исследователи печатают схемы на более мягких подложках. Например, используется ленточный рисунок, который тоньше человеческого волоса и может растягиваться без повреждений.
Еще одна разработка лаборатории - более мягкая версия универсального соединителя BIND, похожего на LEGO. Этот соединитель мягкий и может соединять электронные компоненты простым нажатием.
По словам исследователей, он может растягиваться в семь раз от своей длины и в 60 раз прочнее обычных соединителей.
Применение мягкой электроники
Исследователи NTU уже продемонстрировали использование мягкой электроники, интегрировав в свои устройства различные датчики для измерения параметров, таких как частота сердечных сокращений, уровень кислорода в крови и артериальное давление.
Эти датчики, заключенные в мягкую, гибкую и растягивающуюся гелеобразную оболочку, напоминают кремниевые пластыри, широко используемые в медицинских учреждениях, но обладают гораздо большими преимуществами.
Например, такие пластыри не ограничивают движения суставов. Толщину можно регулировать в зависимости от конкретного применения.
Похожий материал, разработанный командой, можно наносить на сердце для мониторинга его работы без инвазивного вмешательства, подобно традиционным кардиостимуляторам. В будущем этот материал может быть усовершенствован и превратиться в полноценный кардиостимулятор.
Мягкая электроника может применяться не только для человеческого тела, но и для мониторинга состояния сельскохозяйственных культур. Ее можно непосредственно наносить на растения, чтобы получать оповещения о болезнях. Кроме того, датчики могут повысить безопасность пищевых продуктов, если их встроить в упаковку.
NTU и его промышленные партнеры создали пилотный завод для разработки и производства мягкой электроники. Это также направлено на создание экосистемы для крупномасштабного производства мягкой электроники в Сингапуре.
"Мы стремимся решить некоторые из самых серьезных вызовов, стоящих перед человечеством, от изменения климата до развития здравоохранения", - говорит Чень Сяодун, профессор материаловедения и инженерного дела в NTU.
Чень имеет 50 патентов на изобретения в области мягкой электроники и возглавит пилотный завод. По его словам, его цель - создать новый центр передового опыта в области мягкой электроники, собрав команду экспертов и коммерческих партнеров, чтобы быстро вывести эти технологии на рынок.
