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  • Adesivi elettronici per semplificare l'Internet delle cose su larga scala

    Gli adesivi elettronici possono trasformare i normali blocchi giocattolo in sensori ad alta tecnologia all'interno dell'"Internet delle cose". Credito:Purdue University /Chi Hwan Lee

    Miliardi di oggetti che vanno da smartphone e orologi agli edifici, parti di macchine e dispositivi medici sono diventati sensori wireless dei loro ambienti, espandere una rete chiamata "Internet delle cose".

    Man mano che la società si muove verso la connessione di tutti gli oggetti a Internet, anche mobili e forniture per ufficio, la tecnologia che consente a questi oggetti di comunicare e percepire l'un l'altro dovrà crescere.

    I ricercatori della Purdue University e dell'Università della Virginia hanno sviluppato un nuovo metodo di fabbricazione che rende piccoli, circuiti elettronici a film sottile pelabili da una superficie. La tecnica non solo elimina diversi passaggi di produzione e i costi associati, ma consente anche a qualsiasi oggetto di percepire il proprio ambiente o di essere controllato attraverso l'applicazione di un adesivo ad alta tecnologia.

    Infine, questi adesivi potrebbero anche facilitare la comunicazione wireless. I ricercatori dimostrano le capacità su vari oggetti in un articolo pubblicato di recente su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

    "Potremmo personalizzare un sensore, attaccalo a un drone, e inviare il drone in aree pericolose per rilevare fughe di gas, Per esempio, " disse Chi Hwan Lee, Purdue assistente professore di ingegneria biomedica e ingegneria meccanica.

    I ricercatori della Purdue University e dell'Università della Virginia hanno sviluppato un nuovo metodo di fabbricazione che rende piccoli, circuiti elettronici a film sottile pelabili da una superficie. Credito:Purdue University/Erin Easterling

    La maggior parte dei circuiti elettronici odierni sono costruiti individualmente sul proprio "wafer" di silicio, " un substrato piatto e rigido. Il wafer di silicio può quindi resistere alle alte temperature e all'attacco chimico che vengono utilizzati per rimuovere i circuiti dal wafer.

    Ma le alte temperature e l'incisione danneggiano il wafer di silicio, costringendo il processo di produzione ad accogliere ogni volta un wafer completamente nuovo.

    La nuova tecnica di fabbricazione di Lee, chiamato "stampa transfer, " riduce i costi di produzione utilizzando un singolo wafer per costruire un numero quasi infinito di film sottili che contengono circuiti elettronici. Invece di alte temperature e sostanze chimiche, il film può staccarsi a temperatura ambiente con l'aiuto di risparmio energetico della semplice acqua.

    "È come la vernice rossa sul Golden Gate Bridge di San Francisco:la vernice si stacca perché l'ambiente è molto umido, " ha detto Lee. "Quindi nel nostro caso, immergere il wafer e il circuito completo in acqua riduce significativamente lo stress meccanico da pelatura ed è ecologico."

    I ricercatori hanno progettato pellicole elettroniche pelabili che possono essere tagliate e incollate su qualsiasi oggetto per ottenere le funzioni desiderate. Credito:immagine della Purdue University/Chi Hwan Lee

    Uno strato di metallo duttile, come il nichel, inserito tra la pellicola elettronica e il wafer di silicio, rende possibile il peeling in acqua. Questi dispositivi elettronici a film sottile possono quindi essere tagliati e incollati su qualsiasi superficie, conferendo a tale oggetto caratteristiche elettroniche.

    Mettere uno degli adesivi su un vaso di fiori, Per esempio, ha reso quel vaso di fiori capace di percepire i cambiamenti di temperatura che potrebbero influenzare la crescita della pianta.

    Il laboratorio di Lee ha anche dimostrato che i componenti dei circuiti integrati elettronici funzionano altrettanto bene prima e dopo essere stati trasformati in una pellicola sottile staccata da un wafer di silicio. I ricercatori hanno utilizzato un film per accendere e spegnere un display a luci LED.

    Un circuito elettronico a film sottile può staccarsi facilmente dal suo wafer di silicio con acqua, rendendo il wafer riutilizzabile per costruire un numero quasi infinito di circuiti. Credito:immagine della Purdue University/Chi Hwan Lee

    "Abbiamo ottimizzato questo processo in modo da poter delaminare i film elettronici dai wafer in modo privo di difetti, " ha detto Lee.

    Questa tecnologia detiene un brevetto statunitense non provvisorio. Il lavoro è stato sostenuto dalla Purdue Research Foundation, il laboratorio di ricerca dell'aeronautica (AFRL-S-114-054-002), la National Science Foundation (NSF-CMMI-1728149) e l'Università della Virginia.


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