Електронна фольга, яка адаптується під шкіру людини

Одним з новітніх винаходів в області комп'ютерних технологій стала так звана «електронна фольга», яка підлаштовується під будь-яку поверхню і може розтягуватися, згинатися або збиратися гармошкою. Як кажуть дослідники, рано чи пізно електроніка стане настільки ж звичним явищем, як пластикова упаковка. І винаходи, які з'явилися за останні роки, це підтверджують. Більша частина розробок у цій області належить сверхпродуктивному вченому Джона Роджерса, який займається створенням нових матеріалів в Університеті Іллінойсу. Пару місяців тому Роджерс і його колеги представили громадськості своє останнє винахід - гнучкі і розтягуються батарейки, які використовуються для харчування нового покоління гнучких моніторів, сонячних панелей і інших пристроїв.

А до цього Роджерс брав участь у створенні «шкірної електронної системи» - гнучкої електронної схеми, яка може наноситися на шкіру як звичайна тимчасове татуювання, і «тимчасової електроніки», яка розчиняється в організмі. «Роботи Роджерса воістину вражаючі», - каже інженер Токійського університету Мартін Калтенбруннер (Martin Kaltenbrunner). Роджерс, він та інші вчені з їх групи вирішили піти ще далі і зайнялися розробкою гнучких електронних схем, виробництво яких обходиться зовсім недорого. Ці схеми є найбільш надтонким у світі: «Навіть саму гнучку сучасну електроніку можна обернути навколо чого-небудь, але якщо б вона була по-справжньому тонкою, вона могла б адаптуватися навіть до дрібних зморшок на людській шкірі».

Використовуючи звичайні процеси в напівпровідникової промисловості, наприклад, випаровування у вакуумі і хімічне осадження з парової фази, вчені створили інтегровану органічну електронну схему на ультратонкої (товщиною всього в один мікрон) полімерній плівці. Загальна товщина електронної фольги становить всього два мікрона (одна п'ята товщини звичайної харчової плівки), вона в тридцять разів легше офісного паперу і має вигин радіусом 5 мкм, що дозволяє фользі змінювати свою форму без шкоди для схеми. Крім того, так як пластикова плівка поставляється в великих рулонах, таку електронну фольгу можна робити дуже дешево і у величезних масштабах.

У публікації в журналі Nature Калтенбруннер і його команда наводить довгий перелік сфер застосування свого винаходу. Приміром, винахідники створили надтонкий передавач, який потім інтегрували в тактильний сенсор. Такий сенсор можна поміщати навіть на нерівні поверхні (наприклад, на небо людини). «Уявіть, що людина, яка не може розмовляти, тим не менш, зможе спілкуватися з оточуючими за допомогою мови, який виступає в ролі інтерфейсу, - говорити Калтенбруннер. - Вони можуть говорити «так» або «ні», просто торкаючись до різних областей сенсора. При цьому пристрій настільки тонка, що не буде приносити ніякого дискомфорту при носінні». Такі сенсори можна використовувати і для створення штучної шкіри для роботів, що подарує їм чутливість до дотиків.

Крім того, команда створила мініатюрний температурний датчик, який можна прикріпити на палець або на будь-який інший ділянку шкіри. Дослідники вважають, що в майбутньому такі прості температурні датчики можна буде використовувати в якості перев'язок і одночасно системи моніторингу температури тіла хворого. Вони повністю непомітні і практично невідчутні на шкірі. Коли електронна фольга поміщається між шарами еластичного (гумового) матеріалу, електронна схема може розтягуватися і витримувати величезне навантаження. «Таким чином ми зможемо захистити пристрій від механічного впливу і скоротити навантаження на пристрій при розтягуванні основи», - говорить Калтенбруннер. На його думку, винахід має певне відношення до попередніх розробок команди, але органічні напівпровідники дають електронних схемами більше переваг: низьку вартість і широку сферу застосування.