Revolučný elektronický atrament umožní vznik flexibilnej elektroniky

Vedci dosiahli prelomový objav v oblasti elektroniky, keď vyvinuli nový typ „elektronického atramentu“, ktorý dokáže dynamicky meniť svoj fyzický stav z pevného na mäkký. Tento pokrok predstavuje významný posun za hranice konvenčnej flexibilnej elektroniky, kde sú komponenty zvyčajne pevné, ale sú umiestnené na ohybnom substráte. V tomto prípade sa mení samotný materiál atramentu, čo otvára dvere úplne novým dizajnovým možnostiam pre prístroje a medicínske zariadenia.  

Základom tejto transformácie je jedinečná vlastnosť gália, kovu, ktorý je pri izbovej teplote pevný, ale topí sa už pri teplote 37 stupňov Celzia, čo je tesne pod teplotou ľudského tela. Atrament kombinuje gálium s polymérovým rozpúšťadlom, ktoré sa pri miernom zahriatí rozkladá. Tento rozklad vytvára mierne kyslé prostredie, ktoré je kľúčové pre funkčnosť atramentu.

Kyslé prostredie odstraňuje tenkú oxidovú vrstvu, ktorá sa prirodzene tvorí na časticiach gália a ktorá v minulosti sťažovala jeho použitie v tlačenej elektronike kvôli vysokému povrchovému napätiu a tendencii oxidovať na vzduchu. Bez odstránenia tejto vrstvy by sa gáliové častice ani po roztopení nespojili a nevytvorili vodivé cesty. Po odstránení oxidovej vrstvy sa gáliové častice môžu roztopiť a spojiť, čím vytvoria vysoko vodivé cesty, ktoré umožňujú fungovanie obvodu.

^{Zdroj Foto: Simok Lee et al.}

Tento mechanizmus je geniálnym riešením dlhotrvajúceho problému v materiálových vedách, ktorý odomyká potenciál gália pre elektroniku s premenlivou tuhosťou. Technické špecifikácie tohto atramentu sú rovnako pôsobivé. Dá sa vyrábať pomocou konvenčných tlačových metód, vrátane sieťotlače a ponorného nanášania, a dokonca sa dá použiť aj pre 3D tlačenú elektroniku.

Atrament je schopný tlačiť prvky s veľkosťou len 50 mikrometrov (0,00005 metra), čo je tenšie ako ľudský vlas. Táto kompatibilita s bežnými výrobnými metódami a vysoká presnosť sú rozhodujúce pre komercializáciu. Znamená to, že existujúca infraštruktúra sa dá prispôsobiť, čo výrazne znižuje náklady a čas na uvedenie na trh.

Materiál preukázal dramatickú zmenu tuhosti, keď sa pri testoch po zahriatí stal viac ako 1 400-krát mäkším, pričom striedal tvrdosť podobnú plastu a mäkkosť podobnú gume. Medzi vzrušujúce potenciálne aplikácie patria medicínske implantáty, ktoré sú pri vkladaní tuhé, ale vo vnútri tela zmäknú, aby sa prispôsobili tkanivám, čím sa znižuje nepohodlie alebo komplikácie.

Ďalej sú to flexibilné roboty, ktoré dokážu meniť svoju tuhosť, aby sa prispôsobili rôznym úlohám alebo prostrediam, a nová generácia elektronických zariadení, ktoré doslova menia svoj tvar alebo tuhosť, ponúkajúc nové formy interakcie a funkčnosti. Tento vynález predstavuje významný krok smerom k novej ére adaptívnych, inteligentných materiálov, ktoré stierajú hranice medzi elektronikou a živými systémami. Zistenia boli publikované 30. mája v časopise Science Advances.  

Zdroj: livescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}