211service.com
Hög Flex
Pedro Reis, en instruktör vid MIT:s matematiska institution, behövde inte gå långt för att hitta ett ämne för sin senaste studie. När han promenerade förbi Edgerton Center i byggnad 4, märkte Reis små blåsor som bildades i en MIT-logotyp gjord av packtejp när den långsamt lossnade från en glasdörr.
Ett inspirerande tecken Denna packtejplogotyp på dörren till ett MIT-laboratorium fick forskaren Pedro Reis att undersöka fysiken bakom delaminering.
Det är något som finns omkring dig hela tiden – men om du ser på det på ett annat sätt kan du se något nytt, säger han.
Den här historien var en del av vårt septembernummer 2009
- Se resten av frågan
- Prenumerera
Reis och kollegor vid det franska nationella centret för vetenskaplig forskning visste att olika hastigheter av värmeinducerad expansion mellan en tunn film och ytan som den är fäst vid kan få dem att separera, en process som kallas delaminering. Till exempel kan solljus producera blåsor i klistermärken som fästs på fönster. Och de visste att delaminering också kan uppstå när en yta komprimeras; filmen böjs med ytan tills tryckkrafterna blir för stora, vilket gör att den hoppar bort från ytan och bildar blåsor.
För att ta reda på mer om mekaniken för delaminering orsakad av ytkompression, komprimerade og sträckte forskarna ytor med tunna filmer fästa på dem och mätte dimensionerna på de resulterande blåsorna. Deras analys avslöjade att bildandet, storleken och utvecklingen av blåsorna beror på flera faktorer: klistermärkets elasticitet, elasticiteten hos ytan den har fastnat på och styrkan i vidhäftningen mellan dem.
Även om delaminering vanligtvis är något som bör undvikas, insåg forskarna att de kunde använda sina resultat för att förbättra den töjbara elektroniken som används i elektroniskt papper och flexibla displayer. Dessa flexibla enheter har visat sig vara svåra att konstruera, eftersom vridning tenderar att skada de elektriska ledningarna. Genom att delvis separera trådarna från materialet genom en noggrant kontrollerad delamineringsprocess kan ingenjörer tillverka töjbar elektronik som inte går sönder när substratet sträcks och vrids.
Andra har försökt göra töjbar elektronik genom att använda komplexa mikrotillverkningstekniker för att skapa blåsor mellan ledningar och ytmaterial. Men detta tillvägagångssätt kan ibland tvinga blåsorna att bli för stora, vilket leder till strukturella defekter. Modellen som Reis och hans kollegor utvecklade kan förutsäga rätt blisterstorlek för material med olika egenskaper, vilket gör det möjligt att bygga robustare flexibla material.
Med den nya modellen, som forskarna beskrev i Proceedings of the National Academy of Sciences, kan ingenjörer variera vidhäftningsstyrkan och elastiska egenskaper hos ytor och trådar på ett kontrollerat sätt – vilket gör det lättare att designa till exempel böjbara mobiltelefoner, eller kläder som innehåller elektroniska sensorer.