Oulun yliopistossa väittelevän Ahmed Albeltagin tutkimus tuo merkittävää uutta tietoa itsekorjautuvien ja venyvien elektronisten materiaalien kehittämiseen.
Tutkimus vastaa kasvavaan tarpeeseen kehittää elektroniikkaa, joka on joustavaa, kestävää ja mukautuu vaativiin käyttöolosuhteisiin.
Tällaisia ratkaisuja hyödynnetään esimerkiksi pehmeässä robotiikassa, puettavassa elektroniikassa sekä bioelektronisissa sovelluksissa, jotka voivat kiinnittyä suoraan ihoon tai kudoksiin. Erityisen kiinnostava kehityssuunta on itsekorjautuvuus: tulevaisuudessa laitteet eivät rikkoudu pysyvästi, vaan pystyvät korjaamaan itseään ja jatkamaan toimintaansa vaurioiden jälkeen.
Väitöstutkimuksessaan Ahmed Albeltagi kehitti pehmeisiin ja venyviin materiaaleihin perustuvaa elektroniikkaa, joka toimii luotettavasti myös venytettyinä ja kosteissa olosuhteissa. Keskeinen läpimurto oli spontaanisti itsekorjautuvan ja sähköä johtavan nestemetallielastomeerin (ECLME) kehittäminen. Kyseinen materiaali yhdistää venyvyyden, sähkönjohtavuuden ja kyvyn palautua vaurioista itsestään.
Materiaalin avulla voidaan toteuttaa sähköisiä johdotuksia ja komponentteja viestintään, mittaukseen ja signaalinsiirtoon, samalla yksinkertaistaen merkittävästi elektroniikan valmistusta ja kokoonpanoa.
Tutkimuksessa valmistettiin myös kokonaisia toimivia prototyyppejä hyödyntäen kehitettyjä materiaaleja.
— Rakensimme useita toimivia itsekorjautuvia laitteita, kuten LED‑näyttöjä, paristolla toimivia LED‑ratkaisuja, RF-siirtolinjoja sekä UHF RFID ‑antenneja. Lisäksi materiaalien itsekiinnittyvyys mahdollistaa komponenttien liittämisen ilman erillisiä liimoja, mikä yksinkertaistaa valmistusta merkittävästi, kertoo väitöskirjatutkija diplomi-insinööri Ahmed Albeltagi.
Lupaavia tuloksia
Laitteita testattiin erilaisissa olosuhteissa, kuten toistuvassa venytyksessä sekä vaurioittamisen ja itsekorjautumisen jälkeen. Tulokset osoittavat materiaalien olevan erittäin lupaavia tulevaisuuden elektroniikassa.
— Tulosten perusteella materiaalit soveltuvat erityisen hyvin puettavaan elektroniikkaan, pehmeään robotiikkaan sekä sovelluksiin, joissa laitteet ovat vuorovaikutuksessa ihmisen kehon kanssa. Samalla näemme, että lisätutkimusta tarvitaan vielä materiaalien, rakenteiden ja toimintojen välisen vuorovaikutuksen ymmärtämiseksi, sanoo työtä ohjannut dosentti Jari Hannu Oulun yliopiston mikroelektroniikan tutkimusyksiköstä.
Itsekorjautuvat materiaalit voivat tulevaisuudessa vähentää elektroniikkajätettä ja pidentää laitteiden käyttöikää merkittävästi. Kehitetty teknologia tarjoaa uusia mahdollisuuksia rakentaa entistä kestävämpiä, luotettavampia ja ympäristön kannalta parempia ratkaisuja nopeasti kasvavalle elektroniikan alalle.
Diplomi-insinööri Ahmed Albeltagi väittelee Oulun yliopistossa maanantaina 8.6. klo 12 alkaen otsikolla Pehmeät materiaalit venyviin ja itsekorjautuviin elektronisiin sovelluksiin.
