Rekbare elektronische vezel met vloeibaar metaal
De vooruitgang combineert een hoge geleidbaarheid met extreme flexibiliteit (tot tien keer de lengte uitgerekt) en maakt de weg vrij voor wearables van de volgende generatie, zachte robots en bewegingsdetecterende stoffen.
Onderzoekers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hebben een nieuwe ‘elektronische vezel’ ontwikkeld, ingebed met druppels van een vloeibare metaallegering op kamertemperatuur, die betrouwbaar geleidend blijft, zelfs als deze wordt uitgerekt tot meer dan tien keer de oorspronkelijke lengte.
De vooruitgang concentreert zich op het inbedden van een niet-giftig indium-gallium vloeibaar metaal in een zachte elastomeermatrix, en vervolgens met behulp van een thermisch trekproces – doorgaans gebruikt voor glasvezel – om een grotere voorvorm tot lange, dunne vezels te trekken.Terwijl de vezel wordt getrokken en het materiaal uitrekt, breekt het vloeibare metaal in fijne druppeltjes en activeert specifieke geleidende routes, waardoor het team nauwkeurige controle krijgt over welke delen van de vezel geleiden en welke niet.
Tijdens het testen behield de vezel een hoge gevoeligheid, zelfs als deze werd uitgestrekt tot meer dan 10x de oorspronkelijke lengte – gedrag dat veel bestaande rekbare elektronica moeilijk kan bereiken vanwege de wisselwerking tussen geleidbaarheid, rekbaarheid en duurzaamheid.Als proof-of-concept integreerde het team de vezel in een zachte kniebrace.De brace volgde het buigen van de knie, het lopen tijdens het rennen, hurken en springen en reconstrueerde met succes bewegingshoeken in realtime.
Het team legt uit dat het werk potentieel heeft voor schaal en integratie: conventionele elektronica is vaak stijf, fragiel of omvangrijk, waardoor het gebruik ervan in wearables, zachte robotica en textiel wordt beperkt.Daarentegen kan de nieuwe vezel in principe worden ingebed in meters of zelfs kilometers stof, wat een weg biedt naar slimme kledingstukken, prothesen, robothuiden en bewegingsgevoelig textiel.De vertaling naar commerciële producten zal uitdagingen met zich meebrengen: productie in grote volumes, het garanderen van duurzaamheid op de lange termijn en integratie in alledaags textiel zijn niet triviaal.Maar dit onderzoek, gepubliceerd in Nature Electronics, laat een concrete stap zien in de richting van elektronica die zich letterlijk uitstrekt tot aan de gebruiker of machine.