Tecnica di stampa di circuiti flessibili su superfici curve, dalle lenti a contatto ai guanti in lattice reare elettronica stampata utilizzando vari materiali, ma esistono dei limiti”, afferma Yong Zhu, autore corrispondente di un articolo sul lavoro. “Una sfida è che le tecniche esistenti richiedono l’uso di agenti leganti polimerici nell”inchiostro’ utilizzato per stampare i circuiti. Ciò compromette la conduttività del circuito, quindi è necessario incorporare un passaggio aggiuntivo per rimuovere quegli agenti leganti dopo la stampa.
“Una seconda sfida è che queste tecniche di stampa in genere richiedono di stampare su superfici piane, ma molte applicazioni richiedono superfici che non sono piatte”, afferma Zhu, che è Andrew A. Adams Distinguished Professor of Mechanical and Aerospace Engineering presso NC State .
“Abbiamo sviluppato una tecnica che non richiede agenti leganti e che ci consente di stampare su una varietà di superfici curvilinee”, afferma Yuxuan Liu, primo autore dell’articolo e Ph.D. studente alla NC State. “Ci consente inoltre di stampare i circuiti come strutture a griglia con uno spessore uniforme.”
Il primo passo nella nuova tecnica è creare un modello per l’applicazione pertinente che incorpori un modello specifico di scanalature su microscala. Il modello viene quindi utilizzato per replicare quel modello in un sottile film polimerico elastico. I ricercatori attaccano quindi il sottile film polimerico al relativo substrato, che può essere piatto o curvo. A questo punto, le minuscole scanalature nel polimero vengono riempite con una soluzione liquida contenente nanofili d’argento. La soluzione viene lasciata asciugare a temperatura ambiente, lasciando dietro di sé nanofili d’argento in un materiale morbido con la forma e lo schema del circuito desiderati.
Per dimostrare la tecnica, i ricercatori hanno creato tre prototipi proof-of-concept. Una era una lente a contatto “intelligente” con circuiti integrati, che poteva essere utilizzata per misurare la pressione del fluido oculare, che è rilevante per alcune applicazioni biomediche. Uno era un elettrodo flessibile e trasparente con circuiti stampati a griglia, che poteva essere utilizzato in celle solari o su pannelli tattili. Il terzo è un guanto in lattice su cui sono stampati circuiti che fungono da sensori di pressione, che ha applicazioni nella robotica e nelle applicazioni di interfaccia uomo-macchina.
“Pensiamo che questo potrebbe essere ampliato abbastanza facilmente, in termini di produzione”, afferma Zhu. “Siamo aperti a parlare con le industrie che sono interessate a esplorare il potenziale di questa tecnica”.
Il documento, ” Curvilinear Soft Electronics by Micromolding of Metal Nanowires in Capillaries “, è pubblicato sulla rivista ad accesso aperto Science Advances . Il documento è stato co-autore di Brendan O’Connor, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso NC State; Jingyan Dong, professore presso il dipartimento di ingegneria industriale e dei sistemi di Edward P. Fitts della NC State; e Michael Zheng, uno studente universitario alla NC State.
Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation con le sovvenzioni
Il lavoro apre la strada a una varietà di nuove tecnologie elettroniche morbide e i ricercatori hanno utilizzato la tecnica per creare prototipi di lenti a contatto “intelligenti”, guanti in lattice sensibili alla pressione ed elettrodi trasparenti.
Questa immagine mostra sei dei prototipi realizzati con la nuova tecnica di stampa.
CREDITO
Yuxuan Liu, NC State University