L’elettronica estensibile potrebbe arrivare sul mercato grazie al processo roll-to-roll
Introduzione alla tecnologia roll-to-roll
L’elettronica ha subito un’evoluzione significativa, integrandosi sempre più con la vita quotidiana. Le persone sono ormai abituate agli dispositivi elettronici indossabili, ma cosa ne pensano degli elettronici estensibili? La domanda per questo tipo di tecnologia è in crescita, ma i metodi attuali non sono facilmente scalabili per la produzione di massa. Tuttavia, lo sviluppo su larga scala potrebbe essere possibile utilizzando il processo roll-to-roll (R2R), che stampa vari strati su un substrato flessibile avvolto, eliminando la natura manuale del processo. L’introduzione di questo tipo di elettronica sul mercato potrebbe rendere l’elettronica estensibile e persino gli imballaggi intelligenti una realtà comune.
Pubblicazione dei risultati
I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati su Advanced Materials Technologies il 9 giugno.
Sfide della produzione convenzionale
I metodi convenzionali possono creare substrati complessi e multistrato, ma non possiedono la capacità di produzione necessaria per una produzione su larga scala. È quindi necessario adattarsi alla natura dinamica della tecnologia man mano che la domanda di elettronici più nuovi e migliori cresce.
Dichiarazioni del Prof. Hiroki Ota
“In questo studio, abbiamo condotto ricerca e sviluppo per la produzione di massa di dispositivi estensibili basati sul processo di produzione R2R. Queste tecnologie sono importanti per promuovere l’introduzione sul mercato e sviluppare ulteriormente il campo dell’elettronica estensibile, che è ancora in fase di ricerca”, ha affermato Hiroki Ota, professore associato presso l’Università Nazionale di Yokohama e autore dell’articolo.
Descrizione del processo R2R
Il processo di produzione R2R è un metodo per creare substrati elastici multistrato con diversi strati di materiale e elettronica integrata. Questo metodo consente la produzione continua dei substrati, che contengono materiali elastici come idrogel o silicone e cablaggi di metallo liquido. Il processo include anche una fase di rivestimento e una fase di preparazione del materiale per il cablaggio. Il risultato è un materiale unico che è flessibile, elastico e funzionale.
Applicazioni passate e future del R2R
In passato, il R2R era un processo utilizzato per giornali e fotografia, ma ora viene impiegato per la produzione di elettronica come celle solari organiche, substrati elettronici flessibili e celle solari. Questa tecnologia servirà come base per la futura produzione su larga scala di elettronica estensibile, che può includere dispositivi indossabili, imballaggi intelligenti o elettronica morbida e molto altro.
Risultati dello studio
Nello studio, sono stati prodotti 15 dispositivi estensibili con rilevamento della luce e sono stati testati per verificare la loro capacità di rispondere ai livelli di luce mentre venivano allungati. Questi materiali hanno dimostrato di mantenere la funzionalità anche quando venivano allungati fino al 70% della massima capacità del substrato. Inoltre, i dispositivi dotati di termistori (strumenti usati per misurare la temperatura del dispositivo) hanno mostrato accuratezza nel confrontare la temperatura di ciascun compartimento data dal dispositivo con la temperatura effettiva impostata.
Potenziale del processo R2R
“La tecnologia dei cablaggi estensibili non è stata realizzata tramite il processo R2R, e in futuro, collegando la tecnologia del processo di produzione R2R per i cablaggi di metallo liquido e i substrati, il processo R2R può realizzare la produzione continua e di massa del dispositivo estensibile stesso,” ha dichiarato Ota.
Sviluppi futuri
L’evoluzione dell’uso del processo R2R ha fornito molte opportunità per l’elettronica e i dispositivi estensibili. Finora, il processamento R2R sui materiali elastici ha raggiunto accuratezza e prestazioni continue quando allungati. I ricercatori sperano di vedere ulteriori sviluppi nella fabbricazione di micropattern per una risoluzione più alta e di migliorare la funzionalità complessiva del processo e dei suoi risultati.
Collaboratori alla ricerca
Hiroki Kawakami, Kyohei Nagatake, Sijue Ni, Fumika Nakamura, Tamami Takano, Koki Murakami, Ibuki Ohara, Yuji Isano, Ryosuke Matsuda, Hideki Suwa, Ryunosuke Higashi, Takuto Araki, Shingo Ozaki e Hiroki Ota del Dipartimento di Ingegneria Meccanica presso l’Università Nazionale di Yokohama; Moeka Kanto e Kazuhide Ueno del Dipartimento di Chimica e Biotecnologia presso l’Università Nazionale di Yokohama; Masato Saito, Hajime Fujita, Tatsuhiro Horii e Toshinori Fujie del Dipartimento di Scienze della Vita e Tecnologia presso l’Istituto di Tecnologia di Tokyo hanno contribuito a questa ricerca.
Supporto alla ricerca
L’Agenzia Giapponese per la Scienza e la Tecnologia (JST), JST CREST e FOREST, la Ricerca Precursoriale per la Scienza e la Tecnologia Embrionale, e il Grant-in-Aid for Scientific Research A e B hanno reso possibile questa ricerca.
Informazioni sull’Università Nazionale di Yokohama (YNU)
Fondata nel 1949, YNU fornisce agli studenti un’educazione pratica sfruttando l’ampia competenza del suo corpo docente e facilita l’impegno con la comunità globale. La forza di YNU nella ricerca accademica delle scienze applicate conduce a pubblicazioni di alto impatto e contribuisce alla ricerca scientifica internazionale e alla società globale.
