211service.com
Arkusze rozciągliwego krzemu
Krzem zwykle występuje w postaci sztywnych wiórów. Ale chociaż te kawałki półprzewodników są dobre w komputerach i telefonach komórkowych, nie są przydatne w wielu innych zastosowaniach, takich jak elektronika do noszenia i zginalne komputery. Tymczasem nowe typy elektroniki na bazie polimerów są elastyczne, ale nie oferują wydajności krzemu.
Fale krzemu: Cienka warstwa silikonu została przymocowana do wstępnie rozciągniętego arkusza gumy. Kiedy naprężenie gumy zostanie zwolnione, silikon zapina się, tworząc wzór w jodełkę. Po utworzeniu wstępnego wzoru silikon i guma są rozciągane i uwalniane w poziomie iw pionie.
Naukowcy z University of Illinois w Urbana-Champaign pokazali niedawno, jak krzem może rozciągać się w jednym wymiarze, jak gumka. (Patrz Rozciągliwy krzem.) Teraz, w najnowszej pracy grupy, naukowcy stworzyli arkusze krzemu, które mogą rozciągać się również w dwóch wymiarach, co może umożliwić umieszczanie elektroniki na sferach i powierzchniach o skomplikowanych kształtach.
W ciągu ostatnich kilku lat w laboratoriach badawczych i firmach podejmowano wysiłki, aby uczynić elektronikę elastyczną i rozciągliwą. Na przykład obecnie dostępne są elastyczne wyświetlacze. (Zobacz Plastic Electronics Head for Market.) Ale te wyświetlacze opierają się na obwodach wykonanych z polimerów organicznych, które nie mają szybkości krzemu, więc nie można ich używać do zadań wymagających dużej mocy obliczeniowej. Ponadto elastyczna elektronika ma ograniczone kształty, które mogą tworzyć. Można je zwijać i zginać, ale nie dopasowują się np. do kształtu dłoni.
Nowe wyniki zespołu z Illinois, kierowanego przez John Rogers , profesor materiałoznawstwa i inżynierii, opiera się na wcześniejszych badaniach grupy z jednowymiarowymi, rozciągliwymi wstążkami krzemu, w których przymocowali ultracienkie wstążki do wstępnie rozciągniętego kawałka gumy. Kiedy naprężenie gumy zostało zwolnione, silikonowe wstążki wygięły się. Następnie wstążki można było ponownie naciągnąć, naciągając silikon. Jednak te wstążki mogły rozciągać się tylko w jednym wymiarze. Naprawdę dopasowujący się arkusz elektroniki musi rozciągać się w dwóch kierunkach, aby mógł na przykład pokryć kulę lub inny trójwymiarowy obiekt.
Multimedialne
Obejrzyj film przedstawiający tworzenie się struktur falistych w cienkiej warstwie krzemu.
Tak więc, zamiast używać wstęg krzemu, naukowcy przymocowali arkusze krzemu – o wielkości od trzech do pięciu milimetrów kwadratowych i grubości od 55 do 320 nanometrów – do rozciągniętego arkusza gumy. Kiedy naciąg został zwolniony, krzem wygiął się, tworząc skomplikowane fale i zygzaki, tworząc niespotykaną wcześniej geometrię krzemu (zobacz wideo multimedialne ). Rogers mówi, że jego zespół był zaskoczony faktyczną geometrią, wzorem w jodełkę, który przypomina różne przekątne kręgosłupa ryby. Zasadniczo, wijące się wzory fal pozwalają arkuszom krzemu rozciągać się do dwóch wymiarów.
Jak dotąd, mówi Rogers, jego zespół wytwarzał funkcjonalne diody z dwuwymiarowego, rozciągliwego krzemu. Naukowcy wyprodukowali szereg kwadratowych podkładek silikonowych, które są połączone ze sobą wstążkami falistego krzemu. Rogers mówi, że ta konstrukcja urządzenia mogłaby zostać wykorzystana w inteligentnych rękawicach chirurgicznych, które mierzyłyby na przykład stężenie hormonów lub pH w organizmie.
Ponadto zespół buduje szereg fotodetektorów na rozciągliwym krzemie i umieszcza go wokół kuli, aby stworzyć elektroniczne oko. Rogers mówi, że takie zastosowanie ma wiele lat, ale jeśli naukowcy mogą umieścić elektronikę i fotodetektory na sferze, ludzie mogą mieć znacznie bardziej zaawansowany i potężniejszy aparat, który mógłby być używany w telefonach komórkowych lub przez wojsko.