Киригами подсказывает новый подход к изготовлению носимых датчиков

31 октября 2019 г., 10:35

Все более широкое распространение носимых датчиков диктует потребность индустрии в материалах, устойчивых к нагрузкам и деформациям, возникающим при естественных движениях человеческого тела. Метод, разработанный на факультете механики университета штата Иллинойс в г. Урбана-Шампань, позволяет адаптировать материалы к подобным условиям эксплуатации с помощью архитектур киригами.

Как и более известное оригами, киригами это традиционное искусство складывания фигурок из бумаги, только с добавлением разрезов. Университетская команда успешно применила его приёмы к сверхтонкому материалу графену, изготовив из него сенсоры, пригодные для носимых устройств. Об этом подробно рассказано в публикации журнала Materials Today.

Предварительно исследователи провели множество симуляций с целью выбора оптимальной архитектуры киригами, а затем перешли к её тестированию на реальном материале. Атомарный слой графена для удобства манипулирования они заключили между двумя слоями полиимида — того же материала, что используется для защиты складных телефонов.

Было продемонстрировано, что трансформация полученного сэндвича с помощью киригами сделала графен не только растяжимым, но также нечувствительным к деформациям и свободным от двигательных артефактов. Одноосное растяжение до 240% или кручение на 720 градусов не вызывали никаких изменений электрического состояния графенового образца.

Успешно апробировав базовой метод, команда из Иллинойса уже работает над улучшенной следующей его версией для потенциального коммерческого внедрения. Кроме того, авторы получили положительные результаты опытов с полидиметилсилоксаном (PDMS) в качестве материала для полимерных слоёв графенового сэндвича. Они полагают, что это решение подойдет и для других перспективных атомарно-тонких материалов, например, дихалькогенидов переходных металлов.