Forskere finder banebrydende opdagelse i elastiske elektroniske materialer

Strækbar elektronik er, hvor teknik møder Hollywoods specialeffekter.

Med en bred vifte af sundhedsydelser, energi og militære applikationer, strækbar elektronik er æret for deres evne til at blive komprimeret, snoet og tilpasset ujævne overflader uden at miste funktionalitet.

Ved at bruge elasticiteten af ​​polymerer såsom silikone, disse nye teknologier er skabt til at bevæge sig på måder, der efterligner hud.

Dette kaster lys over hvorfor Smooth-On Ecoflex, et stof, der er mest kommercielt brugt til at lave forme og filmmasker og proteser, er den mest fremtrædende silikoneelastomer (et gummilignende stof) fundet i forskning.

Ved håndtering af en prøve af materialet, Dr. Matt Pharr, adjunkt i J.Mike Walker '66 Institut for Maskinteknik ved Texas A&M University, og kandidatstuderende Seunghyun Lee, for nylig opdaget en ny type brud.

"Jeg har udført noget arbejde inden for strækbar elektronik, så jeg har mange materialer fra da jeg var postdoc. Vi måtte opbevare prøver på vores kontor, og ligeledes, Jeg havde nogle her, fordi vi skulle bruge dem i et projekt, som vi endte med ikke at lave. Jeg er en nervøs fidgeter, og mens jeg legede med det, Jeg lagde mærke til noget underligt, sagde Pharr.

Denne underlighed er, hvad Pharr og Lee refererer til i deres seneste publikation "Sideways and Stable Crack Propagation in a Silicone Elastomer" som sidelænsrevner. Dette fænomen er, når et brud forgrener sig fra en revnespids og strækker sig vinkelret på den oprindelige tåre.

Deres fund giver ikke kun en frisk, nyt perspektiv på dannelse af fakturer og hvordan man kan øge strækbarheden i elastomerer, men også lægge grundlaget for flere rive- og brudbestandige materialer.

"I første omgang er dette materiale isotopisk, hvilket betyder, at den har de samme egenskaber i alle retninger. Men når du først begynder at strække det, du forårsager nogle mikrostrukturelle ændringer i materialet, der gør det anisotropisk - forskellige egenskaber i alle forskellige retninger, "sagde Pharr." Normalt, når folk tænker på brud på et givet materiale, de tænker ikke på, at brudresistens er anderledes baseret på retning. "

Denne konceptualisering, imidlertid, er afgørende for innovation og fremskridt inden for strækbar elektronik.

Som Pharr forklarede, ved læsning, polymerer med snit har en tendens til at blive flået fra den ene ende til den anden. Imidlertid, materialer, der udviser revner sidelæns, forhindrer bruddet i at uddybe. I stedet, snittet udvider sig simpelthen sammen med resten af ​​elastomeren og til sidst, en gang strakt nok, ligner intet mere end en lille bule i overfladen af ​​materialet - negerer yderligere trussel fra den originale revne.

Dette gør det muligt for den uskadte sektion af en elastomer at beholde sine bærende og funktionelle egenskaber, alt sammen med øget strækbarhed.

Fremadrettet, ved at undersøge, hvordan man ombygger mikrostrukturer, der fører til revner sidelæns, forskere kan udnytte fordelene forbundet med det og udvikle påføringsmetoder til materialer, der normalt ikke udviser sådanne brud. Dette ville føre til bedre brudbestandighed i de meget tynde lag af elastomerer, der bruges i strækbar elektronik, samt større strækbarhed - som begge er nøglen til fremskridt og fremtidig brugbarhed af sådanne teknologier.

"Til mig, dette er videnskabeligt spændende, "sagde Pharr." Det forventes ikke. Og at se noget, som jeg ikke forventer, vækker altid nysgerrighed. (Materialet) sidder bogstaveligt talt i en skuffe i mit skrivebord, og det hele var inspireret af at lege. "