211service.com
Wysoka elastyczność
Pedro Reis, instruktor na Wydziale Matematyki MIT, nie musiał daleko szukać tematu do swojego najnowszego badania. Przechadzając się obok Edgerton Center w budynku 4, Reis zauważył maleńkie pęcherze tworzące się w logo MIT wykonanym z taśmy do pakowania, gdy powoli odklejało się od szklanych drzwi.
Inspirujący znak To logo taśmy pakowej na drzwiach laboratorium MIT skłoniło naukowca Pedro Reisa do zbadania fizyki kryjącej się za rozwarstwianiem.
To coś, co jest wokół ciebie przez cały czas, ale jeśli spojrzysz na to z innej strony, zobaczysz coś nowego, mówi.
Ta historia była częścią naszego wydania z września 2009
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Reis i jego koledzy z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych wiedzieli, że różne szybkości rozszerzania się cienkiej warstwy pod wpływem ciepła i powierzchni, do której jest ona przymocowana, mogą powodować ich rozdzielanie, proces znany jako delaminacja. Na przykład światło słoneczne może powodować powstawanie pęcherzy na naklejkach przyczepionych do okien. I wiedzieli, że rozwarstwienie może również wystąpić, gdy powierzchnia jest ściskana; folia zgina się z powierzchnią, aż siły ściskające staną się zbyt duże, powodując odskoczenie od powierzchni, tworząc pęcherze.
Aby dowiedzieć się więcej o mechanice rozwarstwiania spowodowanego ściskaniem powierzchni, naukowcy ściskali i rozciągali powierzchnie za pomocą przymocowanych do nich cienkich folii i zmierzyli wymiary powstałych pęcherzy. Ich analiza wykazała, że powstawanie, wielkość i ewolucja pęcherzy zależą od kilku czynników: elastyczności naklejki, elastyczności powierzchni, do której jest przyklejona, oraz siły przylegania między nimi.
Chociaż zazwyczaj należy unikać delaminacji, naukowcy zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać swoje odkrycia do ulepszenia rozciągliwej elektroniki stosowanej w papierze elektronicznym i elastycznych wyświetlaczach. Te elastyczne urządzenia okazały się trudne do zaprojektowania, ponieważ skręcanie ma tendencję do uszkadzania okablowania elektrycznego. Częściowo oddzielając przewody od materiału w dokładnie kontrolowanym procesie rozwarstwiania, inżynierowie mogli stworzyć rozciągliwą elektronikę, która nie pęknie podczas rozciągania i skręcania podłoża.
Inni próbowali stworzyć rozciągliwą elektronikę, stosując złożone techniki mikrowytwarzania w celu utworzenia pęcherzy między przewodami a materiałami powierzchniowymi. Jednak takie podejście może czasami spowodować, że pęcherze staną się zbyt duże, co prowadzi do wad strukturalnych. Model, który opracowali Reis i jego koledzy, może przewidzieć właściwy rozmiar pęcherza dla materiałów o różnych właściwościach, umożliwiając budowanie wytrzymalszych, elastycznych materiałów.
Dzięki nowemu modelowi, który naukowcy opisali w Proceedings of the National Academy of Sciences, inżynierowie mogą w kontrolowany sposób zmieniać siłę adhezji i właściwości sprężyste powierzchni i przewodów – ułatwiając na przykład projektowanie zginanych telefonów komórkowych lub odzież zawierająca czujniki elektroniczne.