S-a inventat cerneala electronică. Își modifică forma în funcție de temperatură și promite să fie viitorul gadgeturilor flexibile

O echipă de cercetători a făcut un pas uriaș în domeniul electronicii, prin dezvoltarea unei tehnologii denumită „cerneala electronică” , capabilă să imprime circuite electronice care pot trece de la o stare rigidă la una flexibilă, doar prin încălzire. Această tehnologie inovatoare, bazată pe proprietățile unice ale metalului galiu, promite să deschidă drumul către o nouă generație de dispozitive electronice adaptabile, de la implanturi medicale care se înmoaie în corp, până la roboți flexibili.

Cum funcționează „cerneala electronică” care își schimbă forma?

Cerneala este realizată din galiu, un metal care este solid la temperatura camerei, dar se topește la o temperatură ușor sub cea a corpului uman (37 grade Celsius). Acest metal este combinat cu un solvent pe bază de polimer care se descompune la încălzire blândă. Rezultatul este un material stabil, imprimabil, care devine conductor după încălzire și poate modifica rigiditatea în funcție de temperatură.

Studiul care descrie această tehnologie a fost publicat pe 30 mai în prestigioasa revistă Science Advances.

Ministrul Finanțelor: Bugetul României pe 2027 va fi dificil de construit. Se pierd finanțări din PNRR de 1,5% din PIB

12:38

Eurostat: România a înregistrat cele mai mari creșteri de prețuri la electricitate și gaze din UE în primul semestru

11:25

Profesorul Jae-Woong Jeong, coautor al studiului și specialist în inginerie electrică la Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), a subliniat:

„Aceasta deschide noi posibilități pentru electronice personale, dispozitive medicale și robotică.”

De la dispozitive rigide la electronice cu rigiditate variabilă

Majoritatea dispozitivelor electronice actuale sunt fie rigide, precum telefoanele și laptopurile, care oferă performanță și durabilitate, dar nu flexibilitate, fie moi, precum dispozitivele wearable, care sunt confortabile, dar dificil de fabricat cu precizie sau integrat cu componente complexe.

Electronicele cu rigiditate variabilă încearcă să elimine această barieră, permițând dispozitivelor să alterneze între stări dure și moi, în funcție de necesități.

Provocările utilizării galiului în electronica imprimată

Galiul este atractiv pentru aceste aplicații datorită comportamentului său diferit în stare solidă și lichidă. Totuși, folosirea sa în electronica imprimată a fost dificilă din cauza tensiunii superficiale ridicate și a oxidării rapide la contactul cu aerul, ceea ce formează o crustă ce împiedică aderența și răspândirea.

Pentru a depăși aceste probleme, cercetătorii au dezvoltat un proces prin care particulele microscopice de galiu sunt dispersate într-o matrice polimerică flexibilă, folosind un solvent numit dimetil sulfoxid (DMSO).

Cum devine cerneala conductivă și flexibilă?

La încălzire ușoară, solventul se descompune și creează un mediu ușor acid, care îndepărtează stratul de oxid de pe particulele de galiu. Astfel, acestea se topesc și se unesc, formând căi conductoare de electricitate.

Această cerneală poate imprima detalii extrem de fine, de până la 50 de micrometri, mai subțiri decât un fir de păr uman, și poate alterna între rigiditate asemănătoare plasticului și o moliciune cauciucată, devenind de peste 1.400 de ori mai moale la încălzire, conform testelor efectuate.

Demonstrații practice și aplicații viitoare

Pentru a ilustra potențialul acestei tehnologii, echipa a creat două dispozitive funcționale: unul este un dispozitiv purtabil pentru monitorizarea sănătății, care este rigid la temperatura camerei, dar se înmoaie la contactul cu pielea pentru confort sporit; celălalt este un implant cerebral flexibil, care rămâne rigid în timpul intervenției chirurgicale pentru o inserție precisă, apoi se înmoaie în creier pentru a reduce iritațiile și inflamațiile, scrie LiveScience.

Compatibilitate cu metodele de fabricație existente

Cerneala poate fi utilizată cu tehnici de producție convenționale, precum serigrafia și dip coating, ceea ce înseamnă că poate fi aplicată pe scară largă, inclusiv în electronica 3D imprimată.

Profesorul Jeong a declarat:

„Realizarea de bază a acestei cercetări constă în depășirea provocărilor de lungă durată ale imprimării metalelor lichide prin tehnologia noastră inovatoare. Controlând aciditatea cernelei, am reușit să conectăm electric și mecanic particulele de galiu imprimate, permițând fabricarea la temperatura camerei a circuitelor de înaltă rezoluție și suprafață mare, cu rigiditate reglabilă.”

Impactul revoluționar al „cernelei electronice” flexibile

Această invenție deschide noi orizonturi pentru dispozitive electronice care se adaptează mediului și utilizatorului, făcând posibile gadgeturi flexibile, confortabile și eficiente, cu aplicații în domenii variate, de la sănătate la robotică avansată.

Prin combinarea proprietăților unice ale galiului cu tehnici de imprimare accesibile, cercetătorii de la MIT și KAIST au creat o soluție care ar putea transforma fundamental modul în care producem și folosim electronicele în viitorul apropiat.