Тонкопленочная электроника научилась соединяться и разъединяться сама

Японские ученые создали кинетическую электронику на тонкой пленке с функцией автоматической стыковки. Модули самостоятельно соединяются и разъединяются, открывая путь к самоорганизующимся устройствам.

Разработка университета Кюсю основана на интеграции электрических цепей с двухкомпонентным исполнительным слоем. В качестве материалов исследователи выбрали полипропилен и полиимид. Эти два вида пластика объединены в единую гибкую структуру.

Принцип работы основан на термическом расширении материалов. Встроенный золотой микронагреватель повышает температуру пленки при подаче напряжения. Полипропилен и полиимид расширяются с разной скоростью, создавая изгибающее усилие.

Команда разработала несколько механизмов стыковки тонкопленочных модулей. В первом варианте для подключения устройств друг к другу используется петлевое соединение. Второй механизм работает как клешня и фиксирует захват даже после полного отключения питания.

Система работает при низком напряжении от 5 до 12 В. Механизм зонда способен деформироваться на 10 мм, потребляя при этом 1,1 Вт мощности. Модуль разделения демонстрирует высокую энергоэффективность — всего 0,43 Вт при максимальной силе удержания 6,1 мН.

Тонкопленочная электроника открывает новые возможности применения. Медицинские датчики смогут трансформироваться для отслеживания различных показателей здоровья. Мягкие роботы получат возможность менять форму для работы в ограниченном пространстве. Поврежденные микросхемы потенциально могут восстанавливаться самостоятельно.

Группа под руководством Фумихиро Сассы уже несколько лет проводит исследования в области кинетической электроники. Цель проекта — преодолеть ограничения традиционных фиксированных однокомпонентных систем. Команда стремится создать устройства, которые могут самособираться, адаптироваться к окружающей среде и самостоятельно восстанавливаться.