Strækbare kredsløb:Ny proces forenkler produktionen af ​​funktionelle prototyper

Strækbare kredsløb har den fordel, at de også fungerer i tekstiler såsom tøj. Imidlertid, deres produktion anses for at være meget dyr. En ny, forenklet proces er nu blevet præsenteret af to computerforskere fra Saarland Universitet.

Processen er baseret på en såkaldt laserskærer og dens præcise, hurtige snit. Disse leveres af letanvendelig software udviklet af Daniel Gröger og professor Jürgen Steimle til designere. Da de nødvendige materialer er tilgængelige på markedet, næsten enhver person kan nu producere strækbar elektronik til deres egne formål.

En jakke, der dæmper indgående opkald, når dens ærme plukkes. En bandage, der slår alarm, når leddet er bøjet for meget. Disse er to af mange applikationer, der kun er mulige med strækbare kredsløb. "Imidlertid, nuværende fremstillingsprocesser er tidskrævende og meget komplekse, "forklarer Daniel Gröger, en doktorand i datalogi ved Saarlands Universitet. Derfor, sammen med professor Jürgen Steimle, Gröger har udviklet en proces til at producere strækbare kredsløb inden for få minutter.

Hjertet i processen er en såkaldt laserskærer. Dens laserstråle fjerner kontinuerligt målrettet materiale. På denne måde den laver mange præcise snit på meget kort tid. Det udnytter forskerne ved at lade laseren skære et bestemt mønster ind i materialet, ligner en Y-form. Mønsterets størrelse, tykkelsen af ​​dens linjer og afstanden mellem snittene bestemmer materialets elasticitet. Materialet består af et ledende og et ikke-ledende lag. Kredsløbet skabes ved, at laseren ablerer det ledende lag på foruddefinerede punkter under skæringen.

Da det ikke kun er hurtigt, nøjagtig skæring, der er vanskelig for mennesker, men også planlægningen af, hvor der skal skæres, forskerne har automatiseret det, også. Resultatet er software, der giver designere mulighed for at specificere omridset af stykket, ligner et tegneprogram, og bestemme hvilken del af den der skal kunne strækkes. De bestemmer graden af ​​elasticitet ved hjælp af en virtuel skyder. Endelig, de placerer de elektroniske komponenter. Softwaren beregner derefter positionen og arten af ​​Y-formerne, inklusive kredsløbsdiagrammet, og viser alt. Det hurtige resultat er usædvanligt, fordi beregningen af ​​den hidtil bedste stigerute har krævet en masse regnetid og kraft. Forskerne dog har udtænkt en genvej ved at præsentere beregningsproblemet som en graf, for hvilken effektiv beregning er mulig.

På denne måde forskerne producerede tre prototyper, hver tager mindre end fem minutter. Den første er et gennemsigtigt armbånd med en lysdiode. På siden er en fane, ligner det roterende hjul på siden af ​​et ur. Hvis du trækker i enten remmen eller i tappen, tændes og slukkes lysdioden. Dette opfylder den grundlæggende funktionalitet af et stopur, siger Gröger. At trække i remmen svarer til start og stop. Hvis du trækker i armbåndet, tidsmålingen starter igen.

De to andre prototyper er en fleksibel controller til computerspil og en sensor, der er integreret i en albuebandage og måler graden af ​​diffraktion. De anvendte materialer, såsom plastfolier belagt med indiumtinoxid, er tilgængelige online. Gröger mener derfor, at den nye proces også gør det muligt for folk, der ikke er fortrolige med materialeforskning, at skabe strækbare kredsløb. Forskerne påpeger, at de nuværende testmodeller kan modstå mindst tusinde belastninger, men dette opfylder endnu ikke kommercielle kvalitetskriterier for holdbarhed.

Alligevel, Gröger er overbevist:"Selv om teknologien stadig skal forbedres, koncepterne holder”.