Fremtidens fladskærm kan være rund: SDU-forsker vil lave strækbar elektronik

”Forestil dig en skærm formet som en fodbold. Elektronik sidder normalt på en flad overflade, men med strækbar og bøjelig elektronik kan det antage alle tænkelige former.”

Sådan lyder det fra lektor Jakob Kjelstrup-Hansen fra Mads Clausen Instituttet. Han har netop modtaget 2,9 millioner kroner fra Danmarks Frie Forskningsfond til et projekt, der har fået det mundrette navn ’Stretchable Organic Electronics Through In-Operando Studies (NO-STRESS)’.

Og Jakob Kjelstrup-Hansen har naturligvis ret. En fladskærm er i sagens natur flad. Og sådan er det med det meste elektronik. Det er fladt. Fladskærms-tv’er kan imidlertid snart være lige så forældede som den middelalderligere tanke om, at jorden er flad. Snart vil elektronikken nemlig være som vores planet - i stand til at bøje sig som jordens buede overflade.

Strækbar og bøjelig elektronik har nemlig potentialet til at revolutionere måden, hvorpå vi interagerer med elektronik og integrerer den i vores daglige liv. Det åbner op for nye former for teknologi, der er mere tilpasningsdygtige, behagelige og holdbare. Bøjelige elektroniske kredsløb er således afgørende for bløde robotter, bærbar teknologi og biomedicinske applikationer.

”Strækbar og bøjelig elektronik kan integreres direkte i tøj og tekstiler, hvilket åbner op for muligheder som intelligent tøj, der kan monitorere helbredstilstand, indsamle fysiologiske data eller interagere med omgivelserne. Det kan også bruges i biomedicinske implantater, der kan monitorere kroppens funktioner.” fortæller Jakob Kjelstrup-Hansen.

Hvad sker der på mikroskopisk niveau?
En af de største udfordringer ved udviklingen af strækbar elektronik er, at størstedelen af de materialer, der traditionelt anvendes i elektroniske kredsløb, ikke er strækbare. Derfor er der behov for alternative løsninger.

Derudover mangler der en grundlæggende forståelse af den præcise sammenhæng mellem ændringer i materialernes mikroskopiske struktur under stræk og deres indvirkning på de elektriske egenskaber.

Bevillingen fra Danmarks Frie Forskningsfond betyder, at Jakob Kjelstrup-Hansen nu sammen med projektets samarbejdspartnere har mulighed for at udvikle metoder, der gør det muligt at undersøge, hvad der sker med materialernes elektriske egenskaber, når de strækkes.

”Vi undersøger kort sagt, hvad der sker, når nogle organiske materialer bliver strækket 10, 20, 30, 40 og 50 procent og så videre. Hvad sker der på mikroskopisk niveau? Hvornår begynder et molekyle at flytte sig i forhold til nabomolekylet, så egenskaberne ændrer sig?” fortæller Jakob Kjelstrup-Hansen.

Projektet vil desuden arbejde på at udvikle strækbar elektronik. I stedet for en traditionel, flad overflade vil projektet anvende en bølget struktur, da tidligere forskning har vist, at netop en bølgeformet overflade giver mindre stræk langs overfladen. I et lidt fortænkt eksempel kan vi forestille os en harmonika. Den bølgede struktur af en harmonika giver den en naturlig evne til at strække og folde sig sammen i en udvidet eller komprimeret tilstand.

”I virkeligheden ligner overfladen nok mere en æggebakke end en harmonika, men princippet er det samme. Strukturerne minimerer den mekaniske påvirkning af de elektroniske komponenter under stræk. Ved at opnå denne balance mellem strækbarhed og bevarelse af ydeevne forventes det, at det bliver muligt at skabe robust strækbar og bøjelig elektronik,” siger Jakob Kjelstrup-Hansen.

Forskningsprojektet er et samarbejde mellem SDU, Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) og Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY). Projektet vil kombinere ekspertise inden for elektronik, materialevidenskab og avancerede karakteriseringsmetoder for at nå sine mål.

Faktaboks
Strækbar elektronik åbner op for nye former for teknologi, der er mere tilpasningsdygtig, behagelig og holdbar. Her er et par fordele ved strækbar elektronik:

Strækbarhed: Evnen til at strække og bøje sig gør det muligt for elektronikken at tilpasse sig forskellige former og bevægelser. Dette er afgørende for anvendelser som bløde robotter, hvor fleksibilitet og tilpasningsevne er nødvendige.

Komfort og bærbarhed: Strækbar elektronik kan integreres direkte i tøj og tekstiler, hvilket giver en behagelig og ubesværet brugeroplevelse. Det muliggør udviklingen af lette og fleksible wearables, der kan bæres komfortabelt hele dagen.

Holdbarhed og modstandsdygtighed: Strækbare elektroniske kredsløb er mere modstandsdygtige over for skader forårsaget af bøjning, strækning og deformation. Dette gør dem mere holdbare og velegnede til anvendelser i miljøer med bevægelse og belastning.

Mulighed for integration: Strækbar elektronik kan nemt integreres i eksisterende komponenter og materialer, hvilket åbner op for nye designmuligheder og applikationer.