В области разработки гибкой электроники произошёл значительный прорыв благодаря совместным усилиям исследовательских групп Национального университета Сингапура и Университета Райса. Учёные представили метод создания мягких электронных устройств, используя физическое явление «поглощения частиц».
Исследование демонстрирует, как можно эффективно встраивать функциональные частицы в мягкие полимеры. Ведущий автор исследования, доктор Рончжоу Линь, ныне сотрудник Южно-Китайского технологического университета, случайно обнаружил этот феномен во время разработки эластичных датчиков деформации.
Прорыв в создании эластичной электроники: инженеры разработали технологию многослойных электронных устройств
Мягкие датчики, помещенные в эластомер формата А4. Источник: Rongzhou Lin
Новый метод основан на спонтанном процессе, происходящем, когда так называемая эластокапиллярная длина полимерной матрицы превышает характерную длину частиц. По словам профессора Йонг Лин Конга, соавтора исследования, «когда частица размером меньше эластокапиллярной длины находится на поверхности очень мягкого субстрата, поверхностное напряжение может доминировать настолько, что частице энергетически выгодно быть "поглощённой" самим твёрдым субстратом».
Исследователи успешно интегрировали этот подход с технологией печати, используя трафаретную маску для контроля открытых участков. Это позволило создавать многослойные эластичные электронные устройства с различными функциональными материалами, обладающие возможностями беспроводной передачи данных, связи и передачи энергии.
Новая технология решает существующие проблемы традиционных методов, связанные с ограниченной применимостью к определённым комбинациям полимеров и частиц, а также сложностью масштабирования производства. Метод показал высокую надёжность и масштабируемость, что открывает широкие перспективы для промышленного применения.
Разработка имеет потенциал для создания различных устройств: от умных часов и фитнес-трекеров до биомедицинских датчиков и электронной кожи для роботов. Кроме того, исследование открывает новые горизонты в физике мягкого вещества, особенно в области многослойного поглощения частиц.