Печатные схемы, которые могут работать на ткани, пластике и даже фруктах

Помните термоклейкие наклейки? Все, что нужно было сделать, это распечатать что-то на специальной бумаге на домашнем принтере, а затем перенести на футболку с помощью утюга. Сейчас ученые разработали очень похожую схему, но вместо семейных фотографий или логотипов она печатает схемы. Метод, описанный в ACS Applied Materials & Interfaces, позволяет печатать функциональные схемы на различных предметах, от укулеле до чайных чашек.

Поскольку электроника продолжает развиваться, то же самое происходит и с печатными платами, которые ею управляют. Большинство плат, используемых сегодня, являются жесткими, построенными на твердой основе из стекловолокна. Поскольку электронные системы интегрированы в гибкие и гибкие предметы, такие как одежда и мягкие роботы, электроника также должна быть гибкой. Это привело к повышенному интересу к жидкометаллическим контурам, которые часто включают в себя специальный сплав металлического галлия, который является жидкостью при комнатной температуре. Один из способов сделать эти устройства — распечатать их на модифицированном струйном или 3D-принтере. Но эти методы требуют сложных этапов и сложного оборудования, что делает полученные устройства дорогими и непригодными для крупномасштабного производства. Чтобы сделать процесс изготовления быстрее, проще и дешевле, Сянь Хуанг и его коллеги хотели разработать метод создания схем из жидкого металла с использованием настольного лазерного принтера, который мог бы размещать электронику на различных типах поверхностей.

 

 

Чтобы создать схемы, исследователи распечатали связанную конструкцию на термопереносной бумаге с помощью обычного лазерного принтера. Принтер наносил тонер на углеродной основе, который переносился на стекло путем его нагревания. Эти рисунки тонера придавали поверхности шероховатость и создавали гидрофобный воздушный зазор между углеродом и жидким металлом. Это предотвратило прилипание металла при чистке сверху, поэтому рисунок на основе электронных чернил прилипал только к открытым частям поверхности.

Затем эту схему можно было прикрепить непосредственно к гладкой поверхности, например к пластиковой бутылке из-под газировки. Если поверхность была слишком неровной, как неровная кожура апельсина, устройство сначала клали на кусок гибкого пластика, а затем на более шероховатую поверхность. Однако независимо от того, как они были прикреплены, вся простая электроника функционировала так, как предполагалось, на различных подложках — от отображения изображений до RFID-меток, определения температуры и звука. Исследователи говорят, что этот протокол должен значительно расширить применение схем из жидких металлов.

Источник: Rui Guo, Tianyu Li, Ziyue Wu, Chunxue Wan, Jing Niu, Wenxing Huo, Haixia Yu, Xian Huang. Thermal Transfer-Enabled Rapid Printing of Liquid Metal Circuits on Multiple Substrates. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022; 14 (32): 37028 DOI: 10.1021/acsami.2c08743