Электроника для кожи — создан метод производства высокопроводящих эластичных наномембран
Закрепленные на руках экраны, или датчики на пальцах, которые смогли бы имитировать клавиатуру — звучит как что-то из области научной фантастики! Но ожидается, что такие устройства вскоре появятся.
Для создания таких устройств требуются мягкие и растяжимые компоненты, которые будут механически совместимы с кожей человека. В частности, нужен растягиваемый проводник, который мог бы передавать электрические сигналы между устройствами без перерыва. Он должен быть ультратонким и простым в использовании. Несмотря на обширные исследования, до недавнего времени такой материал не был обнаружен — только компромиссные варианты.
Исследователи из Центра исследований наночастиц Института фундаментальных наук (IBS) в Сеуле, под руководством профессора Хён Тэхван и Ким Дэ-Хён, представили новый метод изготовления композитного материала в виде наномембраны, которая сочетает в себе все вышеупомянутые свойства. Новый композитный материал состоит из металлических нанопроволок, плотно упакованных в тонкий слой внутри резиновой пленки.
Метод сборки команда назвала «методом поплавка» и он работает на двух жидких фазах с различным поверхностным натяжением. Между слоями происходит конвекция и капля жидкости с более низким поверхностным натяжением тонко растекается по поверхности другой жидкости. Этот эффект также известен как «эффект Марангони-Гиббса».
Сначала на поверхность воды наносят каплю композитного раствора, который представляет собой смесь металлических нанопроволок, каучука, растворенного в толуоле, и этанола. Раствор каучука гидрофобен и останется над водой, а нанопроволоки оказываются на границе раздела между водой и толуолом. Этанол смешается с водой, чтобы снизить локальное поверхностное натяжение. Дальше в дело вступает «метод поплавка» и нанопроволоки собираются в тонком слое. Далее толуол испаряется и получается наномембрана с уникальной структурой, в которой плотный слой нанопроволок погружен в ультратонкую резиновую пленку.
Физические свойства полученной мембраны удивительны — она способна растягиваться в 10 раз при толщине в 250 нм. Кроме того, исследователи продемонстрировали, что наномембрану можно получить с помощью фотолитографии — ключевой технологии в современном производстве.
Разработанный метод сборки можно применить и к магнитным, и к полупроводниковым наноматериалам. Исследование опубликовано в журнале Science.