Новый материал, получивший название «туббер», представляет собой электрически изолирующий композит, который демонстрирует беспрецедентное сочетание металлоподобной теплопроводности и эластичности, аналогичной мягкой биологической ткани, которая может растягиваться в шесть раз больше своей первоначальной длины.«Наша комбинация высокой теплопроводности и эластичности особенно важна для быстрого рассеивания тепла в таких приложениях, как носимые компьютеры и мягкая робототехника, которые требуют механической податливости и растягиваемой функциональности», — сказал Маджиди, доцент кафедры машиностроения.
Приложения могут распространяться на такие отрасли, как спортивная одежда и спортивная медицина — подумайте о светлой одежде для бегунов и одежде с подогревом для лечения травм. Передовое производство, энергетика и транспорт — это другие области, в которых растягиваемый электронный материал может оказать влияние.«До сих пор мощные устройства приходилось крепить к жестким, негибким опорам, которые были единственной технологией, способной эффективно рассеивать тепло», — сказал Мален, доцент кафедры машиностроения. «Теперь мы можем создавать растягивающиеся крепления для светодиодных фонарей или компьютерных процессоров, которые обеспечивают высокую производительность без перегрева в приложениях, требующих гибкости, таких как ткани с подсветкой и iPad, которые складываются в ваш кошелек».
Ключевым ингредиентом «туббера» является суспензия нетоксичных микрокапель жидкого металла. Жидкое состояние позволяет металлу деформироваться вместе с окружающей резиной при комнатной температуре. Когда резина предварительно растягивается, капли образуют удлиненные пути, которые эффективно переносят тепло. Несмотря на количество металла, материал также является электроизоляционным.
Чтобы продемонстрировать эти результаты, команда установила светодиодную лампу на полосу материала, чтобы создать лампу безопасности, которую носят на ноге бегуна. «Туббер» отводил тепло от светодиода, которое иначе могло бы сжечь бегунок. Исследователи также создали мягкую роботизированную рыбу, которая плавает с хвостом «туббер», без использования обычных двигателей или шестеренок.
«По мере роста области гибкой электроники будет возрастать потребность в материалах, подобных нашим, — сказал Маджиди. «Мы также можем видеть, что он используется для искусственных мышц, которые приводят в действие био-роботов».Маджиди и Мален выражают признательность ведущим авторам Майклу Бартлетту, Навиду Казему и Мэтью Пауэллу-Палму за их усилия в выполнении этой многопрофильной работы.
Они также признают финансирование со стороны ВВС, НАСА и Управления армейских исследований.