Sträckbara kretsar har fördelen att de även fungerar i textilier som kläder. Dock, deras produktion anses vara mycket kostsam. En ny, förenklad process har nu presenterats av två datavetare från Saarlands universitet.

Processen bygger på en så kallad laserskärare och dess exakta, snabba skärningar. Dessa tillhandahålls av lättanvänd programvara utvecklad av Daniel Gröger och professor Jürgen Steimle för designers. Eftersom de nödvändiga materialen finns tillgängliga på marknaden, nästan vilken person som helst kan nu tillverka töjbar elektronik för sina egna ändamål.

En jacka som tystar inkommande samtal när ärmen plockas. Ett bandage som larmar när leden böjs för mycket. Dessa är två av många applikationer som endast är möjliga med sträckbara kretsar. "Dock, nuvarande tillverkningsprocesser är tidskrävande och mycket komplexa, " förklarar Daniel Gröger, doktorand i datavetenskap vid Saarlands universitet. Därav, tillsammans med professor Jürgen Steimle, Gröger har utvecklat en process för att producera töjbara kretsar inom några minuter.

Hjärtat i processen är en så kallad laserskärare. Dess laserstråle tar kontinuerligt bort riktat material. På det här sättet, den gör många exakta snitt på mycket kort tid. Forskarna drar fördel av detta genom att låta lasern skära in ett visst mönster i materialet, liknar en Y-form. storleken på mönstret, tjockleken på dess linjer och avståndet mellan snitten bestämmer materialets elasticitet. Materialet består av ett ledande och ett icke-ledande skikt. Kretsen skapas genom att lasern ablaterar det ledande lagret vid fördefinierade punkter under skärning.

Eftersom det inte bara är snabbt, exakt skärning som är svår för människor, men också planeringen av var man ska klippa, forskarna har automatiserat det, för. Resultatet är mjukvara som gör det möjligt för designers att specificera konturerna av verket, liknar ett ritprogram, och bestämma vilken del av den som ska vara töjbar. De bestämmer graden av elasticitet med hjälp av ett virtuellt reglage. Till sist, de placerar de elektroniska komponenterna. Programvaran beräknar sedan Y-formernas position och karaktär, inklusive kretsschemat, och visar allt. Det snabba resultatet är ovanligt eftersom beräkningen av den bästa stegrutten hittills har krävt mycket datortid och kraft. Men forskarna har skapat en genväg genom att presentera beräkningsproblemet som en graf, för vilken effektiv beräkning är möjlig.

På det här sättet, forskarna producerade tre prototyper, var och en tar mindre än fem minuter. Det första är ett genomskinligt armband med en lysdiod. På dess sida finns en flik, liknande det roterande hjulet på sidan av en klocka. Genom att dra i antingen remmen eller i fliken slås lysdioden på och av. Detta uppfyller de grundläggande funktionerna hos ett stoppur, säger Gröger. Att dra i remmen motsvarar start och stopp. Om du drar i armbandet, tidsmätningen börjar igen.

De andra två prototyperna är en flexibel kontroller för datorspel och en sensor som är integrerad i ett armbågsbandage och mäter graden av diffraktion. Materialen som används, såsom plastfolier belagda med indiumtennoxid, finns tillgängliga online. Gröger menar därför att den nya processen också gör det möjligt för personer som inte är bekanta med materialforskning att skapa töjbara kretsar. Forskarna påpekar att de nuvarande testmodellerna tål minst tusen påfrestningar, men detta uppfyller ännu inte kommersiella kvalitetskriterier för hållbarhet.

Ändå, Gröger är övertygad:"Även om tekniken fortfarande måste förbättras, koncepten kommer att hålla”.