211service.com
Høj Flex
Pedro Reis, en instruktør i MIT's Institut for Matematik, behøvede ikke at gå langt for at finde et emne til sit seneste studie. Da Reis spadserede forbi Edgerton Center i Bygning 4, bemærkede Reis små vabler, der dannede sig i et MIT-logo lavet af pakningstape, da det langsomt pillede væk fra en glasdør.
Et inspirerende tegn Dette pakningstape-logo på døren til et MIT-laboratorium fik forsker Pedro Reis til at undersøge fysikken bag delaminering.
Det er noget, der er omkring dig hele tiden - men hvis du ser på det på en anden måde, kan du se noget nyt, siger han.
Denne historie var en del af vores september 2009-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Reis og kolleger ved det franske nationale center for videnskabelig forskning vidste, at forskellige hastigheder af varme-induceret ekspansion mellem en tynd film og overfladen, som den er fastgjort til, kan få dem til at adskille, en proces kendt som delaminering. For eksempel kan sollys producere vabler i klistermærker på vinduer. Og de vidste, at delaminering også kan forekomme, når en overflade komprimeres; filmen bøjes med overfladen, indtil trykkræfterne bliver for store, hvilket får den til at springe væk fra overfladen og danne blærer.
For at finde ud af mere om mekanikken bag delaminering forårsaget af overfladekompression, komprimerede og strakte forskerne overflader med tynde film fastgjort til dem og målte dimensionerne af de resulterende blærer. Deres analyse afslørede, at dannelsen, størrelsen og udviklingen af blærerne afhænger af flere faktorer: mærkatens elasticitet, elasticiteten af overfladen, den er klæbet til, og styrken af adhæsion mellem dem.
Selvom delaminering normalt er noget, der skal undgås, indså forskerne, at de kunne bruge deres resultater til at forbedre den strækbare elektronik, der bruges i elektronisk papir og fleksible skærme. Disse fleksible enheder har vist sig vanskelige at konstruere, fordi vridning har tendens til at beskadige de elektriske ledninger. Ved delvist at adskille ledningerne fra materialet gennem en omhyggeligt kontrolleret delamineringsproces, kunne ingeniører lave strækbar elektronik, der ikke går i stykker, når substratet strækkes og snos.
Andre har forsøgt at lave strækbar elektronik ved at bruge komplekse mikrofremstillingsteknikker til at skabe blærer mellem ledninger og overfladematerialer. Men denne tilgang kan nogle gange tvinge blærerne til at blive for store, hvilket fører til strukturelle defekter. Modellen, som Reis og hans kolleger udviklede, kan forudsige den korrekte blisterstørrelse for materialer med forskellige egenskaber, hvilket gør det muligt at bygge mere robuste fleksible materialer.
Med den nye model, som forskerne beskrev i Proceedings of the National Academy of Sciences, kan ingeniører variere klæbestyrken og elastiske egenskaber af overflader og ledninger på en kontrolleret måde – hvilket gør det lettere at designe bøjelige mobiltelefoner, f.eks. tøj, der indeholder elektroniske sensorer.