Generel

Nye kredsløbstyper kan føre til vaskbar elektronik


Elektronik lider ofte meget efter at være faldet i vand eller udsat for omgivelser med høj luftfugtighed. Imidlertid kan et gennembrud udført af ingeniører fra Iowa State University føre til vandafvisende og endda vaskbar elektronik.

Og dette ville ikke være den samme type 'vandmodstand', der fremmes af vandtætte telefoner med tætte tætninger på en enhed. Denne modstand går ned til nanoniveauet.

Opdagelsen er takket være supermaterialet grafen, som forskere mener kan forbedres til at være en billig løsning på vand / elektronik-problemet.

”Vi tager billigt, inkjet-trykt grafen og indstiller det med en laser til at fremstille funktionelle materialer,” sagde Jonathan Claussen, en professor i maskinteknik i Iowa State University. Claussen er også tilknyttet det amerikanske Department of Energy's Ames Laboratory og den tilsvarende forfatter af papiret. Holdets forskning findes i den seneste udgave af tidsskriftetNanoskala.

Claussen og hans team af nanoteknikere brugte standard inkjetprintere til at fremstille elektriske kredsløb. Blækket er simpelthen grafenflager. Grafen leder både varme og elektricitet usædvanligt godt. Det er bøjeligt, gennemsigtigt og utroligt stærkt. Og på kun et enkelt lag kulstofatomer er grafen det tyndeste materiale der findes.

Det er imidlertid ikke selve flagerne, der holder nøglen til at låse op for disse unikke hydrofobe egenskaber. Sådan er de arrangeret. Da flagerne i sig selv ikke er utroligt ledende, brugte Claussen og hans team ikke-ledende bindemidler til at kombinere flagerne. Dette forbedrede deres ledningsevne og ville gøre dem perfekte til brug i sensorer og elektronik, der ofte udsættes for vand.

Holdet udviklede også et unikt post-print-system. I stedet for at bruge varme eller kemikalier til at færdiggøre processen, skabte Claussens team en hurtigpulslaser. Denne laser beskadiger ikke grafen eller overfladen, som den behandles på, selvom overfladen er noget som papir.

"Vi mikromønstre overfladen af ​​den inkjet-trykte grafen," sagde Claussen. "Laseren justerer grafenflagerne lodret - som små pyramider, der stabler op. Og det er det, der inducerer hydrofobiciteten."

Takket være denne utroligt detaljerede nanoprintning opdagede holdet, at de kunne udskrive grafenkredsløb, der både kan tiltrække vand (også kaldet et hydrofilt kredsløb) eller frastøde vand (også kaldet superhydrofobt kredsløb). Laserne kan endda justeres for at bestemme, hvor vandafvisende et kredsløb ville være.

Forskerne bemærkede, at vaskbar elektronik kunne have konsekvenser langt større end bare at sørge for, at en mobiltelefon er sikker, efter at den falder i en vandpyt. De ønsker at fortsætte deres forskning og se, hvordan denne nano-teknologi kan anvendes andre steder - især biologi.

"En af de ting, vi ville være interesseret i at udvikle, er anti-biofouling-materialer," sagde Loreen Stromberg, en papirforfatter og en postdoktoral forskningsassistent i Iowa State inden for maskinteknik og for Virtual Reality Applications Center. "Dette kunne eliminere opbygningen af ​​biologiske materialer på overfladen, der ville hæmme den optimale ydeevne for enheder såsom kemiske eller biologiske sensorer."

Og fordi "elektronik inkorporeres i alt" ifølge Stromberg, kunne disse nye typer kredsløb bruges i alt fra mikrofluidteknologi til bærbar elektronik til nervegenerering.