Растягивающееся электронное волокно с жидким металлом
Это достижение сочетает в себе высокую проводимость с чрезвычайной гибкостью — растягивается в десять раз по своей длине — прокладывая путь для носимых устройств следующего поколения, мягких роботов и тканей, чувствительных к движению.
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали новое «электронное волокно», в которое встроены капли жидкометаллического сплава комнатной температуры, который сохраняет надежную проводимость даже при растяжении более чем в десять раз от своей первоначальной длины.
Прогресс заключается в внедрении нетоксичного жидкого металла индия-галлия в мягкую эластомерную матрицу с последующим использованием процесса термической вытяжки, обычно используемого для волоконной оптики, для растягивания более крупной заготовки в длинные тонкие волокна.Когда волокно вытягивается, а материал растягивается, жидкий металл разбивается на мелкие капли и активирует определенные проводящие пути, что дает команде точный контроль над тем, какие области волокна проводят, а какие нет.
В ходе испытаний волокно сохраняло высокую чувствительность даже при удлинении более чем в 10 раз больше своей первоначальной длины — качества, которого с трудом достигают многие существующие растягивающиеся электронные устройства из-за компромисса между проводимостью, растяжимостью и долговечностью.В качестве доказательства концепции команда интегрировала волокно в мягкий коленный бандаж.Корсет отслеживал сгибание коленей, походку во время бега, приседаний и прыжков, а также успешно восстанавливал углы движения в реальном времени.
Команда объясняет, что работа имеет потенциал для масштабирования и интеграции: традиционная электроника имеет тенденцию быть жесткой, хрупкой или громоздкой, что ограничивает ее использование в носимых устройствах, мягкой робототехнике и текстиле.Напротив, новое волокно в принципе может быть внедрено в метры или даже километры ткани, открывая путь к созданию умной одежды, протезов, роботизированных шкур и текстиля, чувствительного к движению.Преобразование в коммерческую продукцию создаст проблемы: производство в больших объемах, обеспечение долговечности и интеграция в повседневный текстиль являются нетривиальными задачами.Но это исследование, опубликованное в журнале Nature Electronics, показывает конкретный шаг к электронике, которая буквально тянется за пользователем или машиной.