Инженеры уверены, что модульные электронные устройства вскоре можно будет собирать, как кирпичики Lego
Группа исследователей из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработала универсальный соединитель для простой и быстрой сборки устройств в стиле «Lego».
Речь идет об устройствах, которым в своей эксплуатации необходимо растяжение: мягких роботах и носимых медицинских устройствах, которые собираются с использованием нескольких различных модулей с разными характеристиками материалов — некоторые из них мягкие, некоторые жесткие, а некоторые — инкапсулированные.
Коммерческие пасты и клеи, используемые в настоящее время для соединения модулей, зачастую не обеспечивают надежной передачи механических и электрических сигналов при деформации, либо легко ломаются.
Создание легко собираемых растягивающихся устройств без ущерба для их прочности и надежности под нагрузкой было давней проблемой, ограничивающей их развитие.
Ленточный соединитель команды NTU, называемый интерфейсом BIND (двухфазный, нанодисперсный интерфейс), упрощает сборку растягиваемых устройств, обеспечивая при этом превосходные механические и электрические характеристики.
Высокопроизводительные растягивающиеся устройства можно собирать, просто сжимая вместе любой модуль с интерфейсом BIND, также, как это делают в строительной отрасли с использованием технологии Lego.
Интерфейс состоит из мягкого термопластика, широко используемого в электронике (стирол-этилен-бутилен-стирол). В термопластическую матрицу встроены электропроводящие наночастицы золота или серебра.
«Наша революционная инновация позволяет очень легко формировать и использовать растягиваемое устройство, поскольку оно работает как «универсальный соединитель»», — рассказал ведущий автор исследования Чен Сяодун.
«Любой электронный модуль с интерфейсом BIND можно подключить, просто прижав их друг к другу менее чем на 10 секунд. Кроме того, мы отказываемся от громоздкого процесса создания настраиваемых интерфейсов для конкретных систем, что, по нашему мнению, поможет ускорить разработку растягиваемых устройств», — подчеркнул он.
Проведенные испытания продемонстрировали отличные характеристики: датчики, построенные с использованием технологии Lego, выдержали растяжение, в семь раз превышающее их первоначальную длину, прежде чем сломаться. Кроме того, электрическая передача модулей оставалась надежней в 2,8 раза.
Интерфейс BIND также оценивали на его межфазную прочность с использованием стандартного теста на адгезию при отслаивании.
Что касается модулей инкапсуляции, исследователи обнаружили, что инновация в 60 раз прочнее, чем обычные разъемы.
Команда подала международный патент на инновацию. В качестве следующих шагов исследовательская группа разрабатывает более эффективную технологию печати, чтобы расширить выбор материалов и окончательное применение этой инновации, чтобы ускорить ее перевод из лаборатории в проектирование и производство продуктов.