Zamislite rastegljiv i izdržljiv senzorski flaster za praćenje rehabilitacije pacijenata sa povredama lakta ili kolena, ili nelomljiv i pouzdan uređaj za nošenje koji meri srčane aktivnosti trkača tokom treninga kako bi sprečio povrede opasne po život. Inovacije u nosivoj tehnologiji često su ograničene elektronskim kolima – koja su obično napravljena od provodljivih metala koji su ili kruti ili skloni oštećenju – koji napajaju ove pametne uređaje.
Istraživači sa Nacionalnog univerziteta u Singapuru (NUS) nedavno su izmislili novi super fleksibilan, samolečivi i visoko provodljiv materijal pogodan za rastezljiva elektronska kola. Ovaj proboj bi mogao značajno poboljšati performanse nosivih tehnologija, meke robotike, pametnih uređaja i još mnogo toga.
Novoproizvedeni materijal, nazvan Dvoslojni tečno-čvrsti provodnik (BiLiSC), može se rastegnuti do neverovatnih 22 puta u odnosu na prvobitnu dužinu bez značajnog pada svoje električne provodljivosti. Ovo elektromehaničko svojstvo, koje ranije nije postignuto, poboljšava udobnost i efikasnost interfejsa čovek-uređaj i otvara širok spektar mogućnosti za njegovu upotrebu u uređajima za nošenje u zdravstvu i drugim aplikacijama.
Profesor Lim Chvee Teck, direktor NUS Instituta za zdravstvene inovacije i tehnologiju i vođa istraživačkog tima, rekao je: „Razvili smo ovu tehnologiju kao odgovor na potrebu za električnim kolima sa robusnim performansama, funkcionalnošću, a opet ‘nesalomivim’ za sledeću generaciju nosivi, robotski i pametni uređaji.
„Kola od tečnog metala koja koriste BiLiSC omogućavaju ovim uređajima da izdrže velike deformacije, pa čak i samoizlečenje kako bi se osigurao elektronski i funkcionalni integritet.“ Profesor Lim i njegov tim su takođe sa Odseka za biomedicinsko inženjerstvo pri Visokoj školi za dizajn i inženjerstvo NUS.
BiLiSC je uzbudljiva tehnologija koja je idealna za upotrebu u nosivim uređajima, koji bi morali da uzmu u obzir oblik i različite pokrete tela.
Sastoji se od dva sloja. Prvi sloj je samo-sastavljen čist tečni metal, koji može da obezbedi visoku provodljivost čak i pod velikim naprezanjem, smanjujući gubitak energije tokom prenosa snage i gubitak signala tokom prenosa signala.
Drugi sloj je kompozitni materijal koji sadrži mikročestice tečnog metala i može da se popravi nakon loma. Kada dođe do pukotine ili kidanja, tečni metal koji izlazi iz mikročestice može da uđe u otvor, omogućavajući materijalu da se zaleči skoro trenutno kako bi zadržao svoju visoku provodljivost.
Da bi se osiguralo da je inovacija komercijalno održiva, NUS tim je pronašao način da proizvede BiLiSC na visoko skalabilan i isplativ način.
Ovaj tehnološki prodor je objavljen u Advanced Materials u novembru 2022.
NUS tim je pokazao da se BiLiSC može pretvoriti u različite električne komponente nosive elektronike, kao što su senzori pritiska, interkonekcije, nosivi grejači i nosive antene za bežičnu komunikaciju.
U laboratorijskim eksperimentima, robotska ruka koja koristi međusobne veze bila je brža u otkrivanju i reagovanju na sitne promene pritiska. Pored toga, pokreti savijanja i uvrtanja robotske ruke nisu ometali prenos signala od senzora do jedinice za obradu signala, u poređenju sa drugom interkonekcijom napravljenom od materijala koji nije BiLiSC.
Nakon uspešne demonstracije BiLiSC-a, tim NUS-a sada radi na inovacijama materijala i proizvodnji procesa. Oni traže da naprave poboljšanu verziju BiLiS-a koja bi mogla da se štampa direktno bez potrebe za šablonom. Ovo bi smanjilo troškove i poboljšalo preciznost u proizvodnji BiLiSC-a.
