Древнее искусство вдохновляет новые виды электроники

После нескольких десятилетий электроники, развивающейся головокружительной скоростью — от персональных компьютеров и флип-телефонов до носимых устройств, смартфонов и планшетов — там являются признаками технологических прорывов. Например, ваш новый iPhone действительно не сильно отличается от предыдущего. И ноутбуки почти все выглядят и работают одинаково.

Инженерам нужно новое вдохновение для инноваций. Один источник, верьте или нет, это древние искусства. Например, моя работа вдохновлена ​​киригами, менее известным двоюродным братом сгибающегося искусства оригами. Возможно, вы даже сделали киригами в детстве, складывая и резая, чтобы сделать бумажные снежинки. Материалы, вдохновленные этими искусствами, могут быть использованы для улучшения умной одежды, создания гибких смартфонов и облегчения протезирования.

Содержание статьи

• 1 Режущая бумага
• 2 Инженерная идея
• 3 Поворот в электронику

Режущая бумага

Слово киригами — это английское название искусства резки бумаги. Археологи говорят, что киригами можно проследить еще до XVII века в Японии. Это все еще популярное народное искусство в азиатских странах, где люди делают киригами, чтобы отпраздновать лунный новый год, новорожденных, брак и другие значимые события.

Обычно киригами начинается со сложенной бумажной основой, которая вырезать, развернуть и сплющить, чтобы сделать финальную часть искусства. Сложные шаблоны создают прекрасные произведения искусства, основанные на принципах математики и дизайна, которые могут изменить механическое поведение разрезаемого материала. Например, конкретный рисунок может сделать бумагу более прочной или более растяжимой.

Инженерная идея

Так же, как практикующие киригами обрезают и сбрасывают бумагу, инженеры могут вырезать и складывать материалы, которые, в свою очередь, могут быть встроенных в электронные устройства.

Недавние инновации в энергоэффективной электронике создали портативные электронные устройства, высокоэффективную электронную бумагу с чернилами, искусственную электронную кожу и интеллектуальные ткани. Но многие из этих творений зависят, по крайней мере частично, от традиционно печатных плат, которые обычно изготавливаются из кремния и металлов. Они жесткие и хрупкие, не очень хорошие для человеческого тела.

Исследовательское сообщество, а также технические и швейные компании стремятся сделать электронные устройства такими гибкими и гибкими, насколько это возможно ,

Поворот в электронику

Недавно моя исследовательская группа в университете в Буффало сфабриковала новое электронное устройство, вдохновленное киригами. Изготовленный из самоорганизующихся полимеров и нанопроводов, устройство имеет ширину сантиметра. Само по себе это может растянуться незначительно — всего 1,06 сантиметра. Но при разрезе лазерами в шаблоне, вдохновленном киригами, одно и то же устройство может растягиваться до 20 сантиметров, что на 2000% больше его нерастянутой формы. Врожденная эластичность материала помогает, но структура и ориентация разрезов являются основным фактором деформирования устройства.

Кроме того, резка сделала устройство в 3000 раз более проводящим электричеством, что означает, что электроника может работать быстрее , или меньше времени на зарядку.

Есть много других исследователей электроники, вдохновленных киригами. Поскольку наши группы и другие усовершенствуют эти виды материалов, они в конечном итоге могут быть включены в электронную оболочку, подобно временным татуировкам, чтобы улучшить ощущение протезирования и роботов. Больницы также могут использовать патчи e-skin для беспроводного мониторинга жизненно важных симптомов пациентов, заменяя эти раздражающие провода, которые могут запутаться или не дать людям спать при отдыхе в постели.