这些功能由丹尼尔·格罗格和于尔根·施泰姆勒教授为设计师开发的易用型软件提供。由于所需材料唾手可得,几乎任何人都可以根据自己的需求制作柔性电子产品。例如,
一件外套,当袖子被撕掉时,来电就会静音;一种绷带,当关节弯曲过度时,会发出警报。这些只是可变形电路众多应用中的两个例子。“然而,目前的制造工艺耗时且高度复杂,”萨尔兰大学计算机科学博士生丹尼尔·格罗格解释道。因此,格罗格与于尔根·施泰姆勒教授合作,开发了一种只需几分钟即可制造可变形电路的工艺。该工艺的核心是激光切割机。它的激光束不断地从目标材料上去除材料,在极短的时间内完成多次精确切割。研究人员利用这一特性,让激光在材料上切割出特定的Y形图案。图案的大小、线条的粗细以及切割之间的间距决定了材料的弹性。这种材料由导电层和非导电层组成。电路的形成是通过激光在切割过程中于预定点烧蚀导电层来实现的。
由于人工难以实现快速而精确的切割,也难以规划切割位置,研究人员将这一过程自动化。最终成果是一款软件,设计人员可以像使用绘图程序一样指定零件的轮廓,并确定哪些零件需要可变形。他们使用虚拟滑块来确定弹性程度。最后,他们放置电子元件。然后,软件计算Y形元件的位置和特性,包括电路图,并将所有信息显示出来。结果速度惊人,因为计算电路的最佳路径历来需要大量的计算时间和处理能力。然而,研究人员通过将计算问题表示为图表的形式,设计了一种捷径,从而可以高效地进行计算。
通过这种方法,研究人员制作了三个原型,每个原型的制作时间都不到五分钟。第一个原型是一个带有发光二极管(LED)的透明臂带。臂带侧面有一个类似于手表侧面旋转轮的拉片。拉动表带或拉片即可开关LED灯。格罗格表示,这实现了秒表的基本功能。拉动表带启动和停止秒表,拉动腕带则重新启动计时。另外两个原型分别是用于电脑游戏的柔性控制器和集成在肘部绷带中的衍射度传感器。所用材料,例如涂覆氧化铟锡的塑料薄片,很容易在网上买到。因此,格罗格认为,这项新工艺也能让不熟悉材料研究的人制作可变形电路。研究人员指出,目前的测试模型至少可以承受1000次应变,但这仍然达不到商业耐用性的质量标准。然而,格罗格坚信:“即使这项技术仍需改进,其基本理念依然有效。”
这项研究获得了欧盟“地平线2020”计划和多模态计算与交互卓越集群的资助。
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