Læring af firben:Gekkoer inspirerer til ny metode til at printe elektronik på komplekse overflader

Gekkoer er mestre i at holde sig til overflader af alle slags og let stikke af sig selv, også. Inspireret af disse firben, et team af ingeniører har udviklet en reversibel vedhæftningsmetode til udskrivning af elektronik på en række vanskelige overflader såsom tøj, plast og læder.

Forskere fra Northwestern University og University of Illinois i Urbana-Champaign designede et smart firkantet polymerstempel, der giver dem mulighed for at variere vedhæftningsstyrken. Frimærket kan let opsamle en række elektroniske enheder fra en siliciumoverflade og flytte og printe dem på en buet overflade.

Forskningen vil blive offentliggjort 20. september af Procedurer fra National Academy of Sciences (PNAS).

"Vores arbejde foreslår en meget robust metode til at overføre og udskrive elektronik på komplekse overflader, "sagde Yonggang Huang, Joseph Cummings Professor i civil- og miljøteknik og maskinteknik ved Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science.

Huang, medsvarende forfatter til PNAS papir, ledet teori- og designarbejdet i Northwestern. Hans kollega John Rogers, Flory-Founder-formanden Professor i materialevidenskab og teknik ved University of Illinois, ledet forsøgs- og fabrikationsarbejdet. Rogers er en medsvarende forfatter til papiret.

Nøglen til det firkantede og klemmelige polymerstempel er fire pyramideformede spidser på frimærkens bund, en i hvert hjørne. De efterligner, på en måde, mikro- og nanotrådene på gekkoens fod, som dyret bruger til at kontrollere vedhæftning ved at øge eller formindske kontaktarealet med en overflade.

Ved at trykke frimærket mod elektronikken får de bløde spidser til at falde sammen mod stemplets krop, maksimere kontaktområdet mellem stemplet og elektronikken og skabe vedhæftning. Elektronikken afhentes i et komplet parti, og, med kraften fjernet, de bløde spidser klikker tilbage til deres oprindelige form. Elektronikken holdes nu på plads med kun de fire tips, et lille kontaktområde. Dette gør det muligt let at overføre elektronikken til en ny overflade.

"Designet af pyramidespidserne er meget vigtigt, "Sagde Huang." Tipsene skal være den rigtige højde. Hvis spidserne er for store, de kan ikke opfange målet, og hvis spidserne er for små, de hopper ikke tilbage til deres form. "

Forskerne gennemførte test af frimærket og fandt, at ændringerne i kontaktområdet tillader, at stemplets vedhæftningsstyrke varierer med 1, 000 gange. De demonstrerede også, at deres metode kan udskrive lag af elektronik, muliggør udvikling af en række komplekse enheder.