Sådan ser et stretchy kredsløb ud

Forskere i Kina har lavet et nyt hybrid ledende materiale - del elastisk polymer, del flydende metal - der kan bøjes og strækkes efter ønske. Kredsløb lavet med dette materiale kan have de fleste todimensionelle former og er også ikke-giftige. Værket vises 14. juni i det nye tværfaglige tidsskrift iScience .

"Dette er den første fleksible elektronik, der på én gang er meget ledende og strækbar, fuldt biokompatibel, og kan fremstilles bekvemt på tværs af størrelsesskalaer med mikrofunktionspræcision, " siger seniorforfatter Xingyu Jiang, en professor ved National Center for Nanoscience and Technology. "Vi tror på, at de vil have brede anvendelsesmuligheder for både bærbar elektronik og implanterbare enheder."

Materialet, som forskerne har lavet, kaldes en metal-polymer-leder (MPC), såkaldt, fordi det er en kombination af to komponenter med meget forskellige, men lige ønskværdige egenskaber. Metallerne i dette tilfælde er ikke kendte ledende faste stoffer, såsom kobber, sølv, eller guld, men snarere gallium og indium, som eksisterer som tykke, sirupsagtige væsker, der stadig tillader elektricitet at flyde. Forskerne fandt ud af, at indlejring af globs af denne flydende metalblanding i et understøttende netværk af silikonebaseret polymer gav mekanisk elastiske materialer med tilstrækkelig ledningsevne til at understøtte fungerende kredsløb.

Tæt, strukturen af ​​MPC kan sammenlignes med runde flydende metaløer, der flyder i et hav af polymer, med en flydende metalkappe nedenunder for at sikre fuld ledningsevne. Forskerne har med succes prøvet forskellige MPC-formuleringer i en række forskellige applikationer, herunder i sensorer til bærbare tastaturhandsker og som elektroder til at stimulere passagen af ​​DNA gennem membranerne i levende celler.

"Anvendelser af MPC afhænger af polymererne, " siger førsteforfatter Lixue Tang, en kandidatstuderende i Jiangs forskningsgruppe. "Vi støber superelastiske polymerer for at lave MPC'er til strækbare kredsløb. Vi bruger biokompatible og bionedbrydelige polymerer, når vi vil have MPC'er til implanterbare enheder. I fremtiden, vi kunne endda bygge bløde robotter ved at kombinere elektroaktive polymerer."

I princippet, forfatterne angiver, at deres metode til fremstilling af MPC'er, som involverer serigrafi og mikrofluidisk mønster, kan rumme enhver todimensionel geometri, samt forskellige tykkelser og elektriske egenskaber, afhængig af koncentrationerne af det flydende metalblæk, der skal sprøjtes. Denne alsidighed kan føre direkte til ønskelige biomedicinske anvendelser, såsom fleksible plastre til at identificere og lindre hjertesygdomme.

"Vi ønskede at udvikle biokompatible materialer, der kunne bruges til at bygge bærbare eller implanterbare enheder til diagnosticering og behandling af sygdom uden at gå på kompromis med livskvaliteten, og vi mener, at dette er et første skridt i retning af at ændre den måde, hvorpå hjerte-kar-sygdomme og andre lidelser håndteres, " siger Jiang.