Spolede nanotråde kan indeholde nøglen til strækbar elektronik

Forskere ved North Carolina State University har skabt de første spoler af silicium nanotråd på et substrat, der kan strækkes til mere end det dobbelte af deres oprindelige længde, flytte os tættere på at inkorporere strækbare elektroniske enheder i tøj, implanterbare sundhedsovervågningsenheder, og en lang række andre applikationer.

"For at skabe strækbar elektronik, du skal lægge elektronik på et strækbart underlag, men elektroniske materialer har en tendens til at være stive og skrøbelige, "siger Dr. Yong Zhu, en af ​​forskerne, der skabte de nye nanotrådspoler og en assisterende professor i mekanik og rumfartsteknik ved NC State. "Vores idé var at skabe elektroniske materialer, der kan skræddersys til spoler for at forbedre deres strækbarhed uden at skade materialernes elektriske funktionalitet."

Andre forskere har eksperimenteret med at "bukke" elektroniske materialer til bølgede former, som kan strække sig meget som bælgen på et harmonika. Imidlertid, Zhu siger, de maksimale belastninger for bølgede strukturer forekommer på lokaliserede positioner - toppe og dale - på bølgerne. Så snart fejlstammen er nået på en af ​​de lokaliserede positioner, hele strukturen mislykkes.

"En ideel form til at rumme stor deformation ville føre til en ensartet belastningsfordeling langs hele konstruktionens længde - en spiralfjeder er en sådan ideel form, "Siger Zhu." Som et resultat, de bølgede materialer kan ikke komme tæt på spolernes grad af strækbarhed. "Zhu bemærker, at spoleformen kun er energisk gunstig for endimensionelle strukturer, såsom ledninger.

Zhu's team satte et gummisubstrat under pres og brugte meget specifikke niveauer af ultraviolet stråling og ozon til at ændre dets mekaniske egenskaber, og derefter anbragt silicon -nanotråde oven på substratet. Nanotrådene dannede spoler ved frigivelse af stammen. Andre forskere har været i stand til at oprette spoler ved hjælp af fritstående nanotråde, men har hidtil ikke været i stand til direkte at integrere disse spoler på et strækbart substrat.

Mens de nye spolers mekaniske egenskaber gør det muligt at strække dem yderligere 104 procent ud over deres oprindelige længde, deres elektriske ydeevne kan ikke holde pålideligt til et så stort område, muligvis på grund af faktorer som ændring i kontaktmodstand eller elektrodesvigt, Siger Zhu. "Vi arbejder på at forbedre pålideligheden af ​​den elektriske ydeevne, når spolerne strækkes til grænsen for deres mekaniske strækbarhed, hvilket sandsynligvis er langt over 100 procent, ifølge vores analyse. "