En grupp forskare vid Waseda University har utvecklat processer och material för ultratunna elektroniska apparater som kan stickas på med hjälp av elastomerisk "nanosheet"-film, uppnår enkel produktion samtidigt som hög elasticitet och flexibilitet bibehålls femtio gånger bättre än tidigare rapporterade polymernanoark.

Denna forskning är publicerad i Journal of Materials Chemistry C onlineupplaga, 1 februari, 2017.

Smart elektronik och bärbara enheter har flera krav för utbredd användning, särskilt enkel tillverkning och bärkomfort. Materialen och processerna som utvecklats av Waseda University-teamet representerar enorma framsteg i båda kriterierna.

Bläckstråleutskrift av kretsar och lågtemperaturfixering möjliggör produktion av elektroniska enheter som är hållbara och funktionella men också extremt tunna och flexibla nog att användas som en bekväm, hudpassande apparat, samtidigt som elastomerfilmernas enkla hanteringsegenskaper och skydd bibehålls. Vid endast 750 nm, den nya filmen är ultratunn och flexibel. Dessa framsteg kan hjälpa till att ändra karaktären hos bärbar elektronik från föremål som armbandsur till föremål som är mindre märkbara än ett plåster.

Waseda -teamet etablerade också en metod för att foga samman elektroniska komponenter utan lödning, möjliggör tunnare och mer flexibla elastomerfilmer (SBS:polystyren-polybutadien-polystyren). Ledande "ledningar" skapas genom bläckstråleutskrift, vilket kan göras med en skrivare av hushållstyp utan behov av renrumsförhållanden. Ytterligare, ledande linjer och element som chips och lysdioder är anslutna genom att limma mellan två elastomera nanoskivor, utan att använda kemisk bindning genom lödning eller speciella ledande lim.

Tack vare det enkla, lågtemperaturprocesser, de resulterande ultratunna strukturerna uppnår bättre vidhäftning, utan att använda självhäftande material som tejp eller lim, bättre elasticitet och komfort för hudkontaktapplikationer. Det nya systemet visade sig fungera i flera dagar på en konstgjord hudmodell.

Dessa resultat uppnåddes genom samarbete mellan tre specialiteter:Molekylär sammansättning och biomaterialvetenskap; medicinsk robotik och rehabiliteringsteknik; och mikroelektromekaniska system, tack vare samarbetsstrukturer vid Waseda University.

Användning av dessa produkter förväntas inkludera människa-maskin-gränssnitt och sensorer i form av elektroniska tatueringar, som radikalt förbättrade verktyg för medicinområdet, sjukvård och idrottsträning.

Dessa ansökningar är föremål för ytterligare utredning av Waseda University Institute of Advanced Active Aging Research.