Første fuldt integreret fleksibel elektronik lavet af magnetiske sensorer og organiske kredsløb

Menneskets hud er et fascinerende multifunktionelt organ med unikke egenskaber, der stammer fra dets fleksible og kompatible natur. Det giver mulighed for grænseflade med eksternt fysisk miljø gennem talrige receptorer, der er forbundet med nervesystemet. Forskere har forsøgt at overføre disse funktioner til kunstig hud i lang tid, sigter mod robotapplikationer.

Robotsystemer er stærkt afhængige af elektroniske og magnetiske feltfølerfunktioner, der kræves til positionering og orientering i rummet. Meget forskning er blevet afsat til implementering af disse funktionaliteter i en fleksibel, kompatibel form. Nylige fremskridt inden for fleksible sensorer og organisk elektronik har givet vigtige forudsætninger. Disse enheder kan fungere på bløde og elastiske overflader, der henviser til, at sensorer opfatter forskellige fysiske egenskaber og sender dem via aflæsningskredsløb.

For tæt at replikere naturlig hud, det er nødvendigt at forbinde et stort antal individuelle sensorer. Denne udfordrende opgave blev en stor hindring for at realisere elektronisk hud. De første demonstrationer var baseret på en række individuelle sensorer adresseret separat, hvilket uundgåeligt resulterede i et enormt antal elektroniske forbindelser. For at reducere de nødvendige ledninger, vigtig teknologi skulle udvikles - nemlig komplekse elektroniske kredsløb, nuværende kilder og kontakter skulle kombineres med individuelle magnetiske sensorer for at opnå fuldt integrerede enheder.

Forskere fra Dresden, Chemnitz og Osaka har nu præsenteret et banebrydende aktivt matrix magnetisk sensorsystem i en nylig artikel, der blev offentliggjort i Videnskab fremskridt . Sensorsystemet består af et 2 x 4 array af magnetiske sensorer, et organisk bootstrap shift -register påkrævet til styring af sensormatrixen, og organiske signalforstærkere. Alle elektroniske komponenter er baseret på organiske tyndfilmstransistorer og er integreret i en enkelt platform.

Forskerne har demonstreret systemets høje magnetiske følsomhed, og det kan erhverve den todimensionale magnetfeltfordeling i realtid. Det er også meget robust mod mekanisk deformation, såsom bøjning, krølle eller knække. Ud over fuld systemintegration, brugen af ​​organiske bootstrap shift-registre er et meget vigtigt udviklingstrin mod aktiv-matrix elektronisk hud til robot- og bærbare applikationer.

Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, direktør ved Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden, siger, "Vores første integrerede magnetiske funktionaliteter beviser, at tyndfilms fleksible magnetiske sensorer kan integreres i komplekse organiske kredsløb. Disse enheders ultrakompatible og fleksible karakter er en uundværlig funktion til moderne og fremtidige applikationer såsom blød robotik, implantater og proteser. Det næste trin er at øge antallet af sensorer pr. Overflade samt at udvide den elektroniske hud til at passe til større overflader. "