HemNyheterSträckbar elektronisk fiber med flytande metall

Sträckbar elektronisk fiber med flytande metall

Framstegen kombinerar hög ledningsförmåga med extrem flexibilitet – som sträcker sig upp till tio gånger dess längd – vilket banar väg för nästa generations bärbara enheter, mjuka robotar och rörelseavkännande tyger.


Forskare vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) har utvecklat en ny "elektronisk fiber" inbäddad med droppar av en flytande metallegering vid rumstemperatur, som förblir tillförlitligt ledande även när den sträcks till mer än tio gånger sin ursprungliga längd.

Framstegen fokuserar på att bädda in en icke-giftig flytande indium-galliummetall i en mjuk elastomermatris och sedan använda en termisk dragningsprocess – som vanligtvis används för fiberoptik – för att dra en större förform till långa, tunna fibrer.När fibern dras och materialet sträcker sig bryts den flytande metallen till fina droppar och aktiverar specifika ledande banor, vilket ger teamet fin kontroll över vilka delar av fibern som leder och vilka som inte gör det.

Vid testning bibehöll fibern hög känslighet även när den förlängdes till över 10 gånger sin ursprungliga längd – beteenden som många befintliga töjbara elektronik kämpar för att uppnå på grund av avvägningar mellan konduktivitet, töjbarhet och hållbarhet.Som ett proof-of-concept integrerade teamet fibern i ett mjukt knästöd.Stativet spårade knäböjningar, gång under löpning, huk och hopp – och rekonstruerade framgångsrikt rörelsevinklar i realtid.

Teamet förklarar att arbetet har en potential för skala och integration: konventionell elektronik tenderar att vara stel, ömtålig eller skrymmande, vilket begränsar deras användning i wearables, mjuk robotik och textilier.Däremot kan den nya fibern i princip bäddas in i meter eller till och med kilometer av tyg, vilket erbjuder en väg mot smarta plagg, proteser, robotskinn och rörelseavkännande textilier.Översättning till kommersiella produkter kommer att medföra utmaningar: tillverkning i höga volymer, säkerställande av långvarig hållbarhet och integration i vardagstextilier är inte trivialt.Men denna forskning, publicerad i Nature Electronics, visar ett konkret steg mot elektronik som bokstavligen sträcker sig med användaren eller maskinen.