Inspiriert von der alten japanischen Papierkunst von Kirigami hat ein Team von Forschern der Universität von Buffalo (UB) eine Methode zur Erstellung flexibler elektronischer Materialien Hergestellt aus Polymeren und Nanodrähten.

Diese neue Technik könnte zu Verbesserungen bei intelligenter Kleidung, biegbaren Anzeigebildschirmen, elektronischem Papier und anderen Anwendungen führen, die eine verformbare Schaltung erfordern.

Das vollständige Papier, das die Methode beschreibt, ist in der Zeitschrift veröffentlicht Fortgeschrittene Werkstoffe.

Traditionell sind elektronische Materialien hart, starr und nicht flexibel. Dies hat es Wissenschaftlern schwer gemacht, biegsame Elektronik zu entwickeln, die nicht bricht.

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...2/index.html Diese neue Technik bietet jedoch eine große Dehnbarkeit, die die elektronischen Eigenschaften von Materialien generell zerstören würde Shenqiang Ren, UB Professor in der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik und Hauptautor dieser Forschung.

„Neue dehnbare Materialien und Geräte, die vom Kirigami-Design inspiriert sind, lösen dieses Problem, indem sie leistungsstarke elektronische Eigenschaften mit hoher Dehnbarkeit in einem einzigen Material kombinieren, was eine erhebliche Verformbarkeit, Verdrehbarkeit und Biegbarkeit ermöglicht“, sagte Ren.

Durch seine Fähigkeit, sich zu dehnen und zu biegen, ohne zu brechen, können sich dehnbare elektronische Materialien anpassen und sich mit den Biegungen und Kurven im menschlichen Körper bewegen. Dies ermöglicht die Entwicklung neuer mechanisch entwickelter tragbarer elektronischer Geräte wie künstliche Haut, intelligente Kleidung und mehr.

„Wir haben die Gestaltungsprinzipien von kirigami, einer effizienten und schönen Kunstform, untersucht und sie auf unsere Arbeit angewendet, um einen viel stärkeren und dehnbaren Kraftleiter zu entwickeln“, sagte Ren in einer Erklärung.

Traditionell kann das Polymer, PthTFB genannt, um sechs Prozent von seiner ursprünglichen Form gebogen werden, bevor es seine elektronische Leitfähigkeit ändert. Durch die neue, von japanischen Designprinzipien inspirierte Technik kann das Polymer bis zu 2,000 Prozent strecken. Darüber hinaus erhöhte sich durch diese Methode die Leitfähigkeit von PthTFB um drei Größenordnungen.

Die Studie umfasst Computermodellierungsbeiträge von Forschern der Temple University und verwendet Nanoconfinement Engineering und Strain Engineering, eine Technik, die zur Verbesserung der Geräteleistung in der Halbleiterfertigung eingesetzt wird.

Von den vielen möglichen Anwendungen für diese Technik behaupten die Forscher, dass intelligente Kleidung am nützlichsten sein wird. Diese Industrie wird von 4 voraussichtlich einen Wert von $ 2024 Milliarden erreichen.

Für den nächsten Entwicklungsschritt integrieren Ren und sein Team „dieses Material in funktionale Geräte mit den Fähigkeiten der Erfassung und Energieumwandlung für autarke Elektronik“, erklärte er.

Ren ist begeistert von den zukünftigen Anwendungen dieser Technik, räumt jedoch ein, dass "es einige Zeit dauern wird, alle Aspekte für großtechnische Anwendungen zu entwickeln".

Ren ist auch Mitglied von UB RENEW Institut, die Forschungs-, Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit in Bezug auf Energie- und Umweltfragen und ihre sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen entwickelt.

Diese Forschung wurde vom US-Energieministerium unterstützt.