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Fibra elettronica estensibile con metallo liquido

Il progresso combina un’elevata conduttività con un’estrema flessibilità – allungandosi fino a dieci volte la sua lunghezza – aprendo la strada a dispositivi indossabili di prossima generazione, robot morbidi e tessuti sensibili al movimento.


I ricercatori dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hanno sviluppato una nuova “fibra elettronica” incastonata con goccioline di una lega di metallo liquido a temperatura ambiente, che rimane affidabile conduttiva anche se allungata a più di dieci volte la sua lunghezza originale.

Il progresso è incentrato sull’inclusione di un metallo liquido indio-gallio non tossico in una matrice di elastomero morbido, quindi sull’utilizzo di un processo di trafilatura termica, tipicamente utilizzato per le fibre ottiche, per trasformare una preforma più grande in fibre lunghe e sottili.Man mano che la fibra viene stirata e il materiale si allunga, il metallo liquido si rompe in sottili goccioline e attiva specifici percorsi conduttivi, dando al team un controllo accurato su quali regioni della fibra conducono e quali no.

Durante i test, la fibra ha mantenuto un’elevata sensibilità anche quando estesa a oltre 10 volte la sua lunghezza originale, comportamenti che molti dispositivi elettronici estensibili esistenti faticano a ottenere a causa dei compromessi tra conduttività, elasticità e durata.Come prova di concetto, il team ha integrato la fibra in una morbida ginocchiera.Il tutore ha monitorato la flessione del ginocchio, l'andatura durante la corsa, lo squat e il salto e ha ricostruito con successo gli angoli di movimento in tempo reale.

Il team spiega che il lavoro ha un potenziale di scala e integrazione: l’elettronica convenzionale tende a essere rigida, fragile o ingombrante, limitandone l’uso nei dispositivi indossabili, nella robotica morbida e nei tessili.Al contrario, la nuova fibra può in linea di principio essere incorporata in metri o addirittura chilometri di tessuto, offrendo un percorso verso indumenti intelligenti, protesi, pelli robotiche e tessuti sensibili al movimento.La trasformazione in prodotti commerciali comporterà sfide: la produzione ad alti volumi, la garanzia di durabilità a lungo termine e l’integrazione nei tessuti di tutti i giorni non sono banali.Ma questa ricerca, pubblicata su Nature Electronics, mostra un passo concreto verso un’elettronica che si estende letteralmente all’utente o alla macchina.