Недавно исследователи с факультета электротехники Университета Южной Флориды (USF) получили патент и официальный грант в размере 369 574 долларов от Национального научного фонда (NSF). Он будет использован для разработки метода 3D-печати меди на ткани. Новый электрохимический процесс знаменует собой новую веху в развитии носимой электроники. 

В наши дни электронные гаджеты развились до такого уровня, который никто не мог себе представить еще несколько десятилетий назад. Давно прошли времена громоздких устройств, которые служили только одной цели. В настоящее время у нас есть умные часы, многофункциональные наушники и даже носимые компьютерные очки, и не исключено, что возможность иметь носимую электронику, встроенную в одежду, может быть не за горами. В попытке дальнейшего развития таких технологий доцент кафедры электротехники Араш Такши и исполняющий обязанности вице-президента USF по исследованиям и инновациям профессор Сильвия Томас разработали новый метод, называемый гальванопокрытием с выделением водорода (HEA), который позволяет печатать медь напрямую на ткани, открывая двери изобилию технологических новшеств.   

Профессор Араш Такши за работой (фото предоставлено USF)

Новый процесс состоит из двух этапов аддитивного производства. Во-первых, технология лазерной печати используется для нанесения на ткань токопроводящего шаблона. При этом ткань карбонизируется, что повышает ее стабильность и делает более прочной. На следующем этапе гальваническая медь используется для создания непрерывного медного рисунка, который формирует схему электронного компонента на ткани. Специально разработанное сопло, установленное на устройстве для 3D-печати, обеспечивает локальное гальванопокрытие и позволяет наращивать медь в местах соединения выводов электронных компонентов с печатным макетом, а также производить их пайку при комнатной температуре. Основное различие между недавно представленным методом и тем, как это делалось в прошлом, заключается в том, что метод Такши и Томаса увеличил напряжение, прикладываемое во время процесса. 

Профессор Араш Такши объясняет: «Современная технология носимой электроники в основном основана на печатных проводящих чернилах, состоящих из наночастиц металлов и/или углерода. Процесс основан на физических соединениях наночастиц после сушки рисунка. Однако высокое электрическое сопротивление проводящего пути, состоящего из проводящих наночастиц, ограничивает применение простыми носимыми электронными конструкциями. Они не подходят для чувствительных измерений и приложений с высоким электрическим током». Благодаря двухэтапному методу аддитивного производства можно создавать долговечные носимые структуры, не повреждая ткани, как это часто бывает при использовании таких методов, как пайка.

Благодаря недавно полученному патенту и финансовой поддержке NSF новый многообещающий метод может получить дальнейшее развитие и использоваться в будущих проектах в различных секторах, таких как здравоохранение, военная промышленность или даже аэрокосмическая промышленность. Например, солдаты могут носить новые смарт-скафандры, которые помогают им в бою, или астронавты могут иметь костюмы, которые пригодятся им в космических миссиях. Эту технологию можно использовать даже для мониторинга состояния здоровья пациентов. Действительно, исследователи, похоже, уверены, что эта технология когда-нибудь облегчит нашу жизнь во многих отношениях.

* Фото на обложке: USF

Источник