Zespół z Virginia Tech opracował nową metodą tworzenia giętkich złącz elektronicznych. To krok w stronę takich technologii, jak miękka robotyka czy urządzenia noszone na ciele.
Niektórzy eksperci twierdzą, że w przyszłości elektronika będzie elastyczna, co oznacza np. giętkie telefony czy tablety, różnorodne urządzenia medyczne czy mocowane do ubrań, a także rozwój miękkich robotów.
Choć, jak twierdzą naukowcy z Virginia Polytechnic Institute and State University, do powszechnej produkcji takich urządzeń jeszcze może prowadzić długa droga, to na łamach magazynu „Nature Electronics” (https://www.nature.com/articles/s41928-024-01268-z) przedstawili wynalazek, który może pomóc w realizacji tej wizji.
W swoim projekcie badacze zajęli się problemem miękkich płytek drukowanych, w szczególności przepływem prądu elektrycznego między warstwami ułożonymi jedna na drugiej. To istotne dla efektywnego wykorzystania prądu elektrycznego na ograniczonej przestrzeni, jaką zajmują płytki.
Nowe podejście opiera się na wykorzystaniu mikrocząsteczek ciekłego metalu do stworzenia struktury przypominającej schody, która formuje małe przewodzące połączenia w zakresie warstw tworzących układ i pomiędzy nimi. Pozwala to zrezygnować z konieczności wiercenia otworów w płytkach, jak to miało miejsce w poprzednich technikach. Proces tworzenia wspomnianych połączeń obejmuje ukierunkowane rozmieszczanie kropli ciekłego metalu w żywicy światłoczułej i naświetlanie całości promieniami UV.
Nowe podejście jest przy tym bardzo wszechstronne i może być stosowane w różnych typach materiałów.
„Przybliża nas to do ekscytujących technologii, takich jak zaawansowana miękka robotyka, urządzenia noszone na ciele oraz elektronika, która może się rozciągać, zginać i skręcać, zachowując przy tym wysoką funkcjonalność” – mówi lider projektu, prof. Michael Bartlett.
On i jego współpracownicy sukces zawdzięczają przy m.in. pomysłowemu wykorzystaniu problemów pojawiających się przy pracy z materiałami utwardzanymi promieniami UV. Chodzi o niedoskonałości, zwane anomaliami krawędzi maski, które zazwyczaj stanowią wyzwanie w standardowej produkcji. Badacze przekształcili ten problem w zaletę: krawędzie obszarów naświetlonych ultrafioletem powodują, że krople ciekłego metalu osadzają się i układają warstwowo w pionowy wzór przypominający wspomniane schody.
„Wykorzystując te zwykle niepożądane efekty krawędziowe, możemy szybko tworzyć miękkie, przewodzące ścieżki, które łączą różne warstwy obwodów. Możemy to robić, zachowując jednocześnie elastyczność i integralność mechaniczną miękkiego urządzenia” – wyjaśnia główny autor publikacji, dr Dong Hae Ho.
„Dzięki integracji złącz zarówno wewnątrz warstw jak i między nimi możliwe jest tworzenie miękkich, elastycznych obwodów o złożonej, wielowarstwowej architekturze. Otwiera to drogę do nowych form miękkiej elektroniki, w których wiele miękkich połączeń powstawałoby w sposób równoległy i przestrzennie kontrolowany. To kluczowe dla postępu w tej dziedzinie” – podkreśla prof. Bartlett. (PAP)
Marek Matacz