В Южной Корее разрабатывают электронные устройства, сгибаемые внутрь и наружу, с помощью нейлоновых волокон и гибкого электрода на полимерной основе
- KOREA HERALD
- 8 часов назад
- 3 мин. чтения
Корреспондент Пак Чжон Гю
Исследователи из Университета Ачжу разработали новую технологию, позволяющую одновременно решить проблемы снижения проводимости и ограничений прочности, возникающие в местах сгиба электронных устройств. Ожидается, что данная разработка ускорит коммерциализацию дисплеев и носимых устройств следующего поколения, позволяя свободно складывать и раскладывать плоские электронные устройства в трехмерные структуры.
11 ноября Университет Аджу сообщил, что исследовательская команда под руководством профессора Хан Сын Ёна из факультета машиностроения разработала высокопрочную и гибкую электронную технику, армированную волокном.
Результаты исследования опубликованы в ноябрьском номере журнала <npj Flexible Electronics> под названием «Оригами-электроника с высокой жесткостью и гибкостью для применения в дисплеях (Fiber-Reinforced Origami Electronics with High Rigidity and Flexibility for Display Applications)». В качестве первых авторов выступили аспирант Гонг До Хён и магистранты Хван Су Хён / Кан Мин Чжи из факультета машиностроения Университета Аджу. Профессор Хан Сын Ён выступил в качестве автора-корреспондента.
Оригами, что означает «складывание бумаги», в последнее время привлекает внимание, поскольку гибкие электронные устройства позволяют осуществлять трехмерные преобразования формы, такие как складывание и раскладывание. В связи с этим предпринимаются активные попытки применить структуры оригами к электронным устройствам, таким как дисплеи. Подобно тому, как тонкая бумага может быть сложена различными способами для создания разнообразных трехмерных структур, цель состоит в том, чтобы применить принципы складывания бумаги для создания легких и компактных электронных устройств.
Реализация электронных устройств, которые можно многократно складывать и раскладывать без ограничений, а также мять и разглаживать, с использованием гибких материалов, таких как «оригами», может открыть возможности для применения не только в дисплеях следующего поколения, но и в таких областях, как космическая промышленность, носимые устройства и мягкая робототехника.
Технология подобных дисплеев, представленная в настоящее время потребителям, ограничивается «смартфонами-трикладушками» с двумя линиями сгиба. Хотя сгибание внутрь (in-folding) уже стало возможным, сгибание наружу (out-folding) по-прежнему остается сложной задачей. Однако метод, разработанный исследовательской группой из Университета Ачжу, позволяет сгибать устройство как внутрь, так и наружу без ограничений.
Основная причина, по которой подобная технология до сих пор не применялась в реальных продуктах, заключается в изменении проводимости и снижении прочности в местах сгибания, которые возникают при сгибании двумерной плоскости для создания трехмерной структуры. Повторное сгибание и разгибание приводит к разрыву электродов или резкому снижению проводимости, что приводит к нестабильной работе устройства, а многократная деформация значительно снижает прочность. Это считается одной из основных проблем, которые необходимо решить в процессе эволюции плоских электронных устройств к трехмерным структурам.
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда из Университета Ачжу провела исследования с применением нейлоновых волокон. Команда применила композит, содержащий прочные нейлоновые волокна в гибком, складном электроде на полимерной основе (PEDOT:PSS). Разработанный командой гибкий электрод минимизирует изгибающее напряжение во время складывания дисплейных устройств и подавляет изменения проводимости, что позволяет фундаментально решить проблемы снижения производительности, возникающие при многократном складывании в существующих технологиях. Нейлоновое волокно дополняет гибкий материал, предотвращая разрывы и повышая прочность.
Исследовательская группа подтвердила, что новоразработанное электронное устройство сохраняет свои механические и электрические свойства даже после более 20 000 циклов сгибания и разгибания. Также группа продемонстрировала, что высокожесткие и высокогибкие электронные устройства, армированные волокном, можно использовать для создания структуры «Flasher», которая максимально увеличивает портативность за счет уменьшения размера экрана в 25 раз, и структуры «Kresling», которая может быть преобразована в трехмерную цилиндрическую форму, подобную кольцу, для использования в качестве носимой сенсорной панели.
Как пояснил профессор Хан Сын Ён, руководивший исследованием, «основным препятствием, мешающим коммерциализации электронных устройств, в которых используется технология оригами, была нестабильность проводимости и снижение прочности в местах сгиба. В ходе данного исследования было найдено решение, которое не только устраняет эти проблемы, но и можно применить к другим волокнам, помимо нейлона».
«Мы надеемся, что данное достижение станет основой для разработки дисплеев нового поколения и носимых электронных устройств, которые могут свободно переходить из плоской формы в трехмерную» - добавил он.
Комментарии