Новая «бумажная электроника» предлагает биоразлагаемую альтернативу традиционным схемам

Поскольку Интернет вещей объединяет все больше устройств в коллективную сеть (даже датчики одноразового использования, такие как упаковка пищевых продуктов, сельское хозяйство или «умные повязки»), потребность в биоразлагаемой электронике становится все более острой.

Профессор Бингемтонского университета Сокхын «Шон» Чой стремился исследовать свои идеи об интегрированной бумажной электронике. Новая исследовательская работа, опубликованная в Передовые устойчивые системы сообщает о своих последних открытиях, и они могут революционизировать то, как мы следим за миром вокруг нас.

«Самая большая проблема с бумагой для электроники заключается в том, что бумага очень пористая и грубая», — сказал Чой, преподаватель кафедры электротехники и вычислительной техники Колледжа инженерии и прикладных наук Томаса Дж. Уотсона. «Эти свойства очень полезны для бумажной гидродинамики, поскольку эти устройства требуют большой площади поверхности и шероховатости, но для электроники они представляют собой серьезную проблему».

Чтобы смягчить некоторые из этих проблем, в большинстве предыдущих моделей Papertronics использовалась ламинированная бумага с прикрепленными к ней электронными компонентами. Этот метод сохраняет гибкость бумаги, но не полностью использует возможности материала.

Чой работал с доктором философии. Студенты Захра Рафии и Анвар Эльхадад из лаборатории биоэлектроники и микросистем разработали решение, которое использует преимущества бумаги, сочетая в себе функциональные чернила, капиллярное действие, которое распределяет чернила внутри бумаги, и гидрофобные восковые узоры, которые образуют границы для бумаги. схемы.

Полностью интегрированные перестраиваемые резисторы, конденсаторы и транзисторы становятся частью бумажных подложек, что позволяет изготавливать законченные бумажные схемы. Складность и возможность штабелирования позволяют создавать многослойные печатные платы, причем все они биоразлагаемы.

Чой сказал, что этот новый метод производства является значительным улучшением по сравнению с последней версией печатных бумажных плат в 2022 году: «Мы интегрировали все эти компоненты в один лист бумаги. Он был гибким и одноразовым, но проблема в том, что все три компонента не поддается широкой настройке. Мы не могли иметь конкретные значения сопротивления или значения конденсатора. Нам также пришлось использовать какой-то небиоразлагаемый материал».

Хотя Чой и его команда добились большого прогресса, они уже думают о следующих шагах по подготовке своей Papertronics к более широкому использованию.

«Нам нужно подумать о некоторых методах упаковки, чтобы инкапсулировать наше устройство для долгосрочной эксплуатации», — сказал он. «Мы также создаем другие типы электронных компонентов, такие как индукторы, диоды или дисплеи. Нам также необходимо улучшить плотность и производительность».