Esneyebilir Elektronikler Giyilebilir Teknolojinin Geleceği mi?

Kullanım alanında büyük avantajlar sağlayan esnek PCB’leri hepimiz duymuşuzdur. Peki gerilebilen PCB’leri duydunuz mu? Yeni bir araştırma elektroniklerin tasarımda nasıl daha “uysal” davrandıklarını gösteriyor. Detaylar yazımızda.

A- A+

30.10.2021 tarihli yazı 3925 kez okunmuştur.

Esneyebilir Elektronik PCB Giyilebilir Teknoloji

Baskı devre kartları (PCB) tasarımı geçmişteki methodlardan bu yana çok gelişti. İlerlemiş olanaklar tasarımcıların ECAD yazılımları kullanarak kolayca FR-4 rijit PCB’ler tasarlamalarına imkan sağlıyor. Esnek PCB ve iç bağlantılar günümüzde yaygın ve laptopların anakartları gibi iç donanımlarda bulunuyor ve ekran bağlantıları gibi esnek veya katlanabilir donanımların bağlantısında kullanılıyor.

Geçtiğimiz yıllarda adından çokça söz edilen esneyebilir elektronikler ise araştırma alanında popülerliğini korumaya devam ediyor. Giyilebilir teknoloji olarak da anılan bu elektronikler gelecekte ticari bir ürün olarak da karşımıza çıkma potansiyeli taşıyor. Peki gerilebilir elektroniklerin esnek elektroniklerden farkı ne?

Gerilebilir Elektronikler Esneyebilir ve Rijit-Esneyebilirlerden Nasıl Ayrılıyor?

Geleneksel PCB’lerin, rijit-esneyebilir tasarımları da kapsayan birkaç varyasyonu var. Rijit-esneyebilir tasarımlarla esneyebilir substrattaki bakır diğer rijit PCB elemanları ile bağlantılı iken tam rijit tasarımlar ise tüm sistemlerin substrata lehimlenmesi ile üretiliyor.

Esneyebilir PCB’ler genellikle tek bir eksen doğrultusunda esneyebilir fakat gerilebilir PCB’ler henüz geliştime aşamasında olsalar bile gerilebiliyor, bükülebiliyor ve eğilebiliyor. Bu sayede sinyal bağlantıları, substratlar, sensör elektrotları ve hatta enerji depolama yüzeyleri bile ciddi gerilmeye maruz kalsa da görevlerini yapmaya devam edebiliyorlar. Yine de bu teknolojinin yaygınlaşmasının ve uygulanabilirliğinin önünde aşması gereken birkaç engel var.

Gerilebilir Elektroniklerin Önündeki Potansiyel Engeller ve Uygulama Alanları

2019 yılında Wuhan Üniversitesi araştırmacısı Wei Wu kapsamlı bir makalede gerilebilir elektroniklerin malzemelerini, problemlerini ve kullanım alanlarını inceledi. Wu’ya göre elastik elektronikleri ulaşmanın yollarından bir tanesi de dimetilsiloksan gibi doğal elastik polimerlerin malzeme olarak kullanılması. Metal nano-kablolar, karbon nano-materyaller ve farklı polimerlerin elastik malzemeler ile birlikte kullanılması ile iletkenlik de sağlanabilir.

►İlginizi Çekebilir: PCB Bağlantı Teknolojileri ve Özellikleri

Makale aynı zamanda gerilebilir elektroniklerin kullanılabilecekleri üç potansiyel alandan da bahsediyor. Bunlar: kondüktör ve elektrotlar, enerji depolaması, esnek olan ve kendini tamir edebilen transistör ve sensörlerin geliştirilmesi.

Makalenin yayınlanmasından bu yana sürdürülen araştırma gerilebilir elektronikler için önemli adımların da atılmasını sağladı.

Esneyebilir İletken Filmler Rijit PCB’lerin Yerine Geçebilir mi?

Geçtiğimiz ay Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Unyong Jeong tarafından yönlendirilen üç kişilik bir araştırmacı takımı deforme olabilir devre kartı fikrini ortaya koydular.

►İlginizi Çekebilir: Ücretsiz PCB Çizim Programları

Araştırmacı takımı SEBS-g-MA isimli bir co-polimerin içinde metal parçacıklarını bir desen haline getirdi. Sonuçta ortaya çıkan materyalin elektroniklerle etkileşime geçip sistemler arasında iletkenlik sağladığı ortaya çıkarıldı.

Araştırmacılar aynı zamanda S-ACF materyalinin kullanılmayan metal parçacıkları azaltıp polimer yüzeyini artırabilecek bir şekilde bir desen haline getirilebileceğini ileri sürdü. Bu durum şu anda kullanılan geleneksel anizotropik filmlerin esnekliğinin artırılabileceği anlamına geliyor.

Esneyebilir Deri Elektroniklerinde İletken Nano-membranlar Kullanılıyor

Esneyebilir elektroniklerden bahsederken, üzerine konuşulması gereken bir diğer konu da deri elektronikleri. Protez uygulamalarında sıkça karşımıza çıkan deri elektroniklerinin deformasyona rağmen işlevini kaybetmemesi gerekiyor. Bu elektroniklerin önemli dört özelliği olmalı: metale yakın iletkenlik, esneklik, incelik ve kolay desenlenebilme.

Seoul’da bulunan Institute for Basic Sciences(IBS)’dan profesör Hyeon Taeghwan ve araştırmacı Kim Dae-Hyeong bu kriterleri sağlayan performanslı yeni bir materyal geliştirmeyi başarmış. Marangoni etkisini kullanan “sıvı montaj” isimli yöntemleri ile sıvı kompoziti damlatarak nano-materyallarin dağılımı sağlanmış. Sonrasında bir yüzey aktif madde ilave edilerek elektronik elde edilmiş.

Elde edilen ultra-ince kauçuk film 250 nm kalınlığında ve 10x esneme faktörüne sahip. Αynı zamanda materyal 100,000 S/cm iletkenlik katsayısına kadar çıkabiliyor. Üretiminde ise fotolitografi kullanılabiliyor.

Esneyebilir, gerilebilir elektroniklerin gelişimlerinde kazandıkları hızı aldığımız haberlerle hepimiz farkediyoruz. Bu gelişmeler ile gelecekte nasıl elektroniklerin ortaya çıkacağını kestirebilmek çok güç fakat heyacan verici.

Kaynak:

►Interesting Engineering