Разработан транзистор, растягивающийся в два раза без потери проводимости

Носимые приспособления становятся всё более гибкими. И недавно инженеры разработали новый транзистор, способный растягиваться в два раза от своей первоначальной длины. При этом устройство не теряет электропроводность, что делает его идеальным для использования в небольших девайсах, которые можно носить прямо на теле человека. Например, в датчиках, которые собирают информацию о физическом состоянии людей.


"Транзисторы являются основным компонентом практически всех электронных устройств, которые мы используем сегодня. В ближайшем будущем мы сможем создать носимую электронику, которая сможет растягиваться и будет способна приспосабливаться к человеческому телу", — говорит руководитель группы исследователей Чжэнань Бао (Zhenan Bao) из Стэнфордского университета.


Новые транзисторы были разработаны международной командой инженеров. Они сделали их эластичными, заключив проводники внутрь невероятно тонкого и гибкого полимерного материала.

Отмечается, что специалисты изготовили органическую полупроводниковую плёнку, которая растягивается, но при этом сохраняет проводимость. Подобная технология называется нанолокализацией (nanoconfinement). Электропроводящие, так называемые сопряжённые полимеры оказываются в ловушке внутри резиновой полимерной матрицы на наноуровне, что позволяет им изгибаться без разрушения.

После порядка 100 растяжений транзисторов исследователи не обнаружили никаких признаков их повреждений, а их электропроводность уменьшилась достаточно незначительно. Всё это говорит о том, что они могут быть прикреплены к частям тела человека, которые постоянно двигаются и изгибаются.

Чтобы продемонстрировать качества нового устройства, специалисты создали простой электрический девайс. Его можно носить на суставах пальцев руки (как показано на снимке выше). Но гораздо более полезным применение нового устройства, по словам инженеров, было бы при создании особой перчатки. Такая перчатка с различными сенсорами может собирать данные о физическом здоровье пользователя.

Транзисторы можно также внедрять в тонкие "электронные татуировки" – сенсорные "нашивки", которые помешаются на кожу. Последние могут собирать основную информацию о здоровье человека – пульс или температуру тела.


"Кожа человека может растягиваться до 70 процентов. Но если электроника не сможет делать того же, то у нас возникают проблемы", — говорит Нико Мюнценридер (Niko Munzenrieder) из Сассекского университета.


Ранее были и другие попытки создания гибких транзисторов, но у этой исследовательской группы получилось придумать легкий и достаточно дешёвый способ создания необходимого устройства. "Это действительно здорово", — отмечает Мюнценридер.

Так, другие гибкие транзисторы часто создают напоминающими по виду гармонь, чтобы можно было впоследствии растягивать их при растяжении основы. Но такой подход намного труднее в реализации, нежели новый способ, недавно предложенный инженерами, а также несколько дороже.

Исследование о гибких транзисторах опубликовано в научном издании Science. Также о нём повествует отдельная статья Симона Наполитано (Simone Napolitano) из Брюссельского свободного университета.

Добавим, что ранее рассказывалось о том, что электронную схему на основе жидкого металла можно растянуть в четыре раза. Также в Массачусетсе была придумана эластичная гидрогелевая электроника.