Технология 3D-соединений для футуристической биоэлектроники

Технология 3D-соединений для футуристической биоэлектроники

[1945

Ношение умных часов больше не заставляет выглядеть круто. Эта тенденция давно исчезла, и недавно носимый биотехнологический сектор объявил о своем голодном голоде на футуристические продукты. Наклейки для мониторинга показателей жизнедеятельности, защитные очки, которые отслеживают мозговые волны, и даже очки для чтения мыслей.

Графическое резюме работы. Углеродные нанотрубки с платиновым (Pt) декорированием демонстрируют высокое сродство с жидкими металлами (слева), что приводит к равномерной дисперсии углеродных нанотрубок в жидком металле, образуя растягиваемый металлический композит (посередине). Растягиваемый металлический композит обладает превосходными механическими свойствами, чем нетронутый жидкий металл, и, таким образом, подходит для формирования рисунка в виде последовательно-тонких (то есть с высоким разрешением) трехмерных структур (справа).

Это лишь некоторые из новейших продуктов, о которых говорили на конференциях Wearable Tech, Digital Health и Neurotech Silicon Valley в 2019 году. Не быть уверенным, что все эти носимые модели могут завоевать популярность, но очевидно одно: в области носимых технологий появляется все больше и больше. Этот неограниченный потенциал, однако, сдерживался техническими ограничениями: эти носимые устройства никогда по-настоящему не ощущались «носимыми» для своих пользователей.

Хотя они должны были чувствовать себя второй кожей пользователя, теоретически было сложно разработать «носимые» устройства, которые можно легко сгибать и растягивать, а также поддерживать хорошие возможности записи данных на мягкой и изогнутой коже. , Носимые интеллектуальные устройства собирают биологические измерения человека, связывая электроды с поверхностью кожи. Устройство имеет 3D-образную электродную разводку (а именно межсоединения), которые передают электрические сигналы.

До настоящего времени не только проводки могли быть сформированы на твердой поверхности, но также и части таких межсоединений из деликатных и трудно растягиваемых металлов, таких как медь, золото и алюминий.

В статье, недавно опубликованной в журнале Nano Letters группа исследователей во главе с профессором Джанг-Унгом Парком в Центре наномедицины при Институте фундаментальных наук (IBS) в Тэджоне, Южная Корея и профессор Чанг Янг Ли из Ульсанского национального института науки и технологии (UNIST) в Ульсане, Южная Корея, сообщили о полностью трансформируемых электродных материалах, которые также обладают высокой электропроводностью.

В частности, этот новый композит чрезвычайно тонкий, диаметром 5 мкм, что составляет половину ширины обычной проволочной связи. Разрешая все более тонкие трехмерные межсоединения, это исследование может помочь изменить физическую форму интеллектуальных гаджетов, помимо усиления их технических функций.

Исследовательская группа использовала жидкие металлы (LM) в качестве ключевого субстрата, поскольку LM очень растяжимы и имеют сравнительно высокую проводимость, похожую на твердые металлы. Для повышения механической стабильности металлической жидкости углеродные нанотрубки (УНТ) были распределены равномерно. «Чтобы иметь 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 это работало», сказал Янг-Гын Парк, первый автор исследования.

Это исследование также показало новую технологию межсоединений, которая может создать очень проводящую трехмерную структуру при комнатной температуре: для обеспечения высокой проводимости новая система не нуждается ни в каком процессе нагрева или сжатия. Кроме того, мягкий и растягивающийся характер нового электрода позволяет легко проходить через сопло с небольшим диаметром. Команда использовала насадку для прямой печати различной трехмерной структуры рисунков.

Пак объясняет, «Формирование 3D-соединений с высокой проводимостью при комнатной температуре является важной технологией, которая позволяет использовать различные гибкие электронные материалы. Технология соединения проводов, используемая в существующих электронных устройствах, образует межсоединения с использованием тепла, давления или ультразвуковых волн, которые могут повредить мягкие, похожие на кожу устройства. Они были большой проблемой в процессе производства высокопроизводительных электронных устройств ».

Он заметил, что заостренное сопло также позволяет преобразовывать предварительно напечатанный рисунок в другую трехмерную структуру, таким образом, имея функцию электрода, например, «переключатель» для включения и выключения питания.

Используя технологию прямой печати, 3D-печать с высоким разрешением этого композита создает автономные, проводные соединения. Это новое растягиваемое трехмерное электрическое соединение, в частности, содержит сверхтонкие провода диаметром до 5 мкм. Более ранние исследования растягиваемых металлов позволили создать только проволочные линии диаметром несколько сотен микрометров. По сравнению с обычным соединением проводов новая система еще тоньше.

Возможно, вскоре мы сможем попрощаться с этими громоздкими интерфейсами на основе скинов, поскольку эта свободно трансформируемая сверхтонкая технология 3D-соединения станет большим прорывом в усилиях отрасли по созданию когда-либо компактных стройные гаджеты.

Чанг-Унг Парк, корреспондент исследования и профессор, Центр наномедицины, IBS

Джанг-Унг Парк добавил: « 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 что касается гибких и растягиваемых электронных устройств ».

Источник: https://www.ibs.re.kr/

Source link