Новые 3D технологии

Носимая биотехнологическая индустрия недавно показала свой ненасытный голод по футуристическим предметам. Защитные очки, которые контролируют мозговые волны, наклейки мониторинга жизненно важных функций и даже очки для чтения мыслей. Это лишь некоторые из последних материалов, которые обсуждались на конференциях Wearable Tech, Digital Health и Neurotech Silicon Valley в 2019 году.

Носимые интеллектуальные устройства собирают биологические измерения человека, подключая электроды к поверхности кожи. Внутри устройства находятся 3D-образные электродные разводки (то есть межсоединения), которые передают электрические сигналы. На сегодняшний день не только проводка может быть сформирована только на твердой поверхности, но также и компоненты таких межсоединений из деликатных и трудно растягиваемых металлов, таких как золото, медь и алюминий. В статье, опубликованной в журнале Nano Letters, объединенная исследовательская группа во главе с профессором Джанг-Унгом Парком в центре наномедицины при институте фундаментальных наук (IBS) в Тэджоне, Южная Корея, и профессором Чанг Янгом Ли в Ульсанском национальном институте науки и технологий (UNIST) в Ульсане, Южная Корея, сообщил о полностью трансформируемых электродных материалах, которые также характеризуются высокой электропроводностью. Примечательно, что этот новый композит имеет сверхтонкий диаметр 5 микрометров, что составляет половину ширины обычной проволочной связи. Включая все более тонкие 3D-соединения, это исследование может помочь коренным образом изменить внешний вид интеллектуальных гаджетов, а также усилить их технические функции.

Исследовательская группа использовала жидкие металлы (LM) в качестве основного субстрата, поскольку LM обладают высокой способностью к растяжению и имеют относительно высокую проводимость, аналогичную твердым металлам. Для улучшения механической стабильности металлической жидкости углеродные нанотрубки (УНТ) были распределены равномерно. «Чтобы получить однородную и гомогенную дисперсию УНТ в жидком металле, мы выбрали платину (Pt) для того, чтобы иметь сильное сродство как к УНТ, так и к LM, в качестве смесителя, и оно работало», — сказал Янг-Гын Парк.

Это исследование также продемонстрировало новую технологию межсоединений, которая может образовывать высокопроводящую трехмерную структуру при комнатной температуре: для обеспечения высокой проводимости новая система не требует какого-либо процесса нагрева или сжатия. Кроме того, мягкий и растягивающийся характер нового электрода позволяет легко проходить через сопло с небольшим диаметром.

Используя метод прямой печати, 3D-печать этого композитного материала с высоким разрешением образует отдельно стоящие проводные соединения. Это новое растягиваемое трехмерное электрическое соединение специально состоит из сверхтонких проводов, с точностью до 5 микрометров. Предыдущие исследования растягиваемых металлов позволили представить только проволочные линии диаметром несколько сотен микрометров. Новая система еще тоньше, чем обычные соединения проводов. Профессор Джанг-Унг Парк, соавтор исследования, отметил: «Возможно, мы скоро сможем попрощаться с этими громоздкими интерфейсами на основе скинов, поскольку эта свободно трансформируемая сверхтонкая технология 3D-соединения станет большим прорывом в отрасли по производству компактных и тонких гаджетов. Размывая границу между человеческим телом и электрическими устройствами — эта новая технология облегчит производство более интегрированных и высокопроизводительных полупроводниковых компонентов для использования в существующих компьютерах и смартфонах, а также для гибких и растягиваемых электронных устройств».