Как работает технология печати на ткани эластичных электронных схем

Исследовательской группой из Токийского университета, которую возглавляет профессор Тэкэо Сомея (Takao Someya), разработаны токопроводящие чернила нового типа. Использование таких чернил позволяет печатать электронные схемы высокого качества. Примечательно, что они остаются работоспособными, когда их подвергают деформации или растягиванию. Причем на ткани, из которой шьют одежду.

 

Схемы на таких чернилах работоспособны даже тогда, когда их растягиваешь в 3 раза. Значит, можно печатать на одежде миоэлектрические датчики, а также датчики, которые ведут сбор биометрической информации. Например, частоту пульса, давление, сигналы мозговых волн.

 

Напомним, что ранее уже предпринимались попытки получить такие устройства, которые можно будет встроить, например, в ткань одежды. Вот так появились растягивающиеся токопроводящие нити. Их можно вплетать в ткань. Точно так появилась и токопроводящая ткань, подходящая для того, чтобы быть электродом датчиков.

 

Недостаток таких технологий в том, что с их помощью сложно получить сложные электронные схемы, которые выполняют функции цифровой обработки аналоговых сигналов.

 

 

Новые чернила и обычный метод струйной печати позволяют сформировать элементы электронных схемы с шириной примерно 100 микрометров. Когда ткань, на которой напечатаны такие проводники, растягивали в 3,15 раза, то проводимость проводников оставалась на уровне 182 См/см (сименса на сантиметр).

 

Ключ к высокой проводимости новых чернил не в наночастицах, которые используют в обычных токопроводящих чернилах. Ключ – в плоских серебряные «хлопьях», которые связаны составом на базе фтористого сурфактанта. Он смешивается с растворителем на основе фторосодержащей синтетической резины.

 

Когда чернила застывают, частицы серебра на поверхности резиновой «дорожки» формирую токопроводящую сеть из нескольких слоев. Когда растягиваешь ткань, то эта сеть становится тоньше, а электрическая проводимость остается такой же.

 

Первый токопроводящий эластичный материал был создан группой профессора Сомея в 2009 году. В нормальном состоянии у него проводимость была 57 См/см. При растяжении в 2,34 раза она снизилась до 6 См/см.

 

Японские исследователи стремились получить такой материал, у которого электрические свойства не должны меняться, когда их растягиваешь, по меньшей мере, в 2 раза. Это такой уровень растяжения, на который способна человеческая кожа, покрывающая области суставов.