Kineski znanstvenici razvili su rastezljive elektroničke veze koji se nikada ne prekidaju
KINESKI ZNANSTVENICI RAZVILI SU RASTEZLJIVE ELEKTRONIČKE VEZE KOJE SE NIKADA NE PREKIDAJU: razvili su metalno-polimerni vodič koji bi mogao promijeniti nosive senzore, meku robotiku i medicinske uređaje budućnosti, ali i način na koji liječimo bolesti u svakodnevnoj praksi.
Zamislite žicu koja se savija poput kože, rasteže poput gume i pritom ne gubi električni puls. Kineski znanstvenici razvili su metalno-polimerni vodič koji bi mogao promijeniti nosive senzore, meku robotiku i medicinske uređaje budućnosti, ali i način na koji liječimo bolesti u svakodnevnoj praksi.
Materijal koji spaja najbolje od metala i plastike
Elektronika je desetljećima bila zarobljena u krutom svijetu: bakrene žice, tvrde pločice, lomljivi spojevi i uređaji koji se ne vole savijati. No nova generacija fleksibilnih materijala pokazuje da se struja može voditi i kroz strukture koje više nalikuju koži, tkanini ili gumenoj membrani nego klasičnom kabelu.
U središtu te promjene nalazi se metalno-polimerni vodič, poznat kao MPC, koji su razvili istraživači u Kini. Riječ je o hibridnom materijalu sastavljenom od elastičnih polimera i tekućih metala, ponajprije galija i indija. Ti metali nisu čvrsti poput bakra ili srebra, nego se ponašaju poput guste tekućine koja i dalje vrlo dobro provodi električnu struju. Kada se takve kapljice ugrade u mrežu silikonskog polimera, nastaje materijal koji se može savijati, rastezati i uvijati, a da pritom zadržava električnu vodljivost.
Ključna prednost MPC-a nije samo u tome što je savitljiv. Prema dostupnim opisima istraživanja, materijal se može oblikovati u različite dvodimenzionalne uzorke, izrađivati u različitim debljinama i prilagoditi željenoj vodljivosti. To znači da bi se jednoga dana mogao tiskati ili nanositi na podloge slično kao što se danas izrađuju elektronički sklopovi, ali bez potrebe za krutim nosačima koji ograničavaju pokret.
Od rukavica s tipkovnicom do umjetne kože
Istraživači su MPC već pokazali u primjerima poput nosivih rukavica s tipkovnicom i elektroda za biološke pokuse, a autori tehnologiju vide i u implantabilnim uređajima, nosivim medicinskim senzorima te budućim mekim robotima. Važno je i to što se izborom polimera mogu mijenjati svojstva materijala: superelastični polimeri pogodni su za rastezljive sklopove, dok bi biokompatibilni i biorazgradivi polimeri mogli biti važni za medicinske primjene.
Takav razvoj dolazi u trenutku kada se fleksibilna elektronika sve brže širi. Pregledni rad objavljen u časopisu iScience ističe da su tekući metali posljednjih godina potaknuli velik napredak u nosivoj elektronici, osobito u senzorima, funkcionalnim sklopovima, praćenju fizioloških signala, mjerenju aktivnosti i prikupljanju energije.
Drugim riječima, budući uređaji možda neće izgledati kao današnji pametni satovi ili medicinski aparati. Umjesto čvrstog kućišta na zapešću, mogli bismo nositi tanke elektroničke zakrpe koje se prilagođavaju koži. Umjesto robota od metala i tvrdih zglobova, mogli bismo razvijati mekane robotske sustave koji se kreću sigurnije u blizini ljudi. Umjesto elektroda koje smetaju pacijentu, liječnici bi mogli koristiti savitljive senzore koji prate srčani ritam, pokrete mišića ili druge zdravstvene pokazatelje bez narušavanja svakodnevice.
Veliko obećanje, ali i put do industrije
Iako zvuči kao materijal iz znanstvene fantastike, MPC rješava vrlo stvaran problem: tradicionalni metalni vodiči izvrsno provode struju, ali ne podnose dobro stalno savijanje i rastezanje. S druge strane, mekani polimeri podnose deformacije, ali sami po sebi nisu dobri vodiči. Spajanjem ta dva svijeta nastaje elektronička “žila” koja može pratiti pokret tijela ili robota bez pucanja.
Noviji pregled istraživanja o elektrodama od tekućih metala navodi da su fleksibilnost, rastezljivost i visoka vodljivost ključni zahtjevi za modernu fleksibilnu elektroniku, dok kruti vodljivi materijali često stvaraju probleme zbog neusklađenosti s elastičnim podlogama. Tekući metali zato se sve češće promatraju kao obećavajuće rješenje za stabilne nosive uređaje, biomedicinske primjene i fleksibilne sustave za pohranu energije.
Ipak, put od laboratorija do masovne uporabe neće biti trenutačan. Treba dokazati dugoročnu sigurnost, pouzdanost u stvarnim uvjetima, otpornost na znoj, vlagu, toplinu i tisuće ponovljenih pokreta. Treba riješiti i pitanje industrijske proizvodnje po prihvatljivoj cijeni.
No smjer je jasan: elektronika više ne mora biti tvrda da bi bila moćna. Ako se MPC i slični materijali pokažu dovoljno izdržljivima, sljedeća velika tehnološka revolucija možda neće stati u džep, nego će se savijati, rastezati i prianjati uz nas poput druge kože.
