Растягиваемая электроника уникально соответствует сложной геометрии и податливым механизмам физиологии человека. Эта способность делает растягиваемые и гибкие устройства подходящими для различных применений биомедицинского зондирования человека, таких как зондирование пульсовой волной, оксиметрия и биоимпедансная томография, среди прочего, из-за их разнонаправленной растяжимости и деформируемости. Кроме того, конформный контакт, обеспечиваемый растягивающимися материалами, может улучшить качество сигнала за счет уменьшения артефактов движения и может превратить носимую электронику в легкие и незаметные устройства. Жидкие металлы, такие как EGaIn (75,5% Ga, 24,5% In) и галинстан (68,5% Ga, 21,5% In и 10,0% Sn), Благодаря своей высокой электропроводности (3,4 × 10⁴ S cm⁻¹) и низкой токсичности он является наиболее эффективным материалом для подключения растягиваемых электронных устройств. Кроме того, жидкое состояние EGaIn легко приспосабливается к циклическим нагрузкам больших одноосных и двухосных деформаций, необходимых носимому устройству.Избавьтесь от необходимости в извилистой змеевидной структуре.
Надежность и производительность жидкометаллических проводников имеют решающее значение для растягиваемых беспроводных схем, которые объединяют множество пассивных компонентов, датчиков и интегральных схем (ИС). Эти носимые системы могут деформироваться при нормальном использовании, включая двухосные деформации до 30-40% кожи в суставах, таких как костяшки пальцев или локти. Поддержание этих механических деформаций позволяет режиму резистивного зондирования преобразовывать жидкометаллический след в тензометрический датчик. Деформация гибких схем жидкого металла включает в себя режимы механического растяжения в плоскости, внеплоскостного кручения и сжатия. Хотя электрические реакции проводников жидкого металла на основе сопротивления постоянного тока (DC) на эти режимы механической деформации (отражающие степень деформации, геометрию поперечного сечения и длину) хорошо известны, их высокочастотные отклики на эти моды не исследовались.
переменный модуляция сопротивления току (AC) является многообещающим способом повышения чувствительности и производительности растягиваемых датчиков из жидкого металла за счет полного использования физических свойств деформируемых геометрических конфигураций жидкого металла. Предыдущие исследования по зондированию жидкого металла на основе переменного тока основаны на измерении во временной области путем отражения на линии передачи жидкого металла и изменения индуктивности или емкости. Однако в этих предыдущих исследованиях не изучалась ключевая особенность жидких металлов на более высоких частотах выше 1 МГц - поперечное сечение деформируемых проводников естественным образом изменяет их электромагнетизм и изменяет эффективное удельное сопротивление на микроуровне.
Понимание электродинамики проводимости переменного тока в проводниках из жидких металлов имеет важное значение для проектирования сложных растягиваемых аналоговых схем для зондирования и связи. В частности, растягиваемые электронные устройства высокой плотности с пассивными элементами, такими как резисторы, конденсаторы, отверстия проводимости и т. д.ТК. изготовленные из жидких металлов методом мягкой литографии, могут извлечь большую пользу из изучения высокочастотных реакций сопротивления переменного тока на механические деформации. Характеристики переменного тока также играют центральную роль в использовании жидких металлов для таких применений, как беспроводная передача энергии, которые очень чувствительны к потерям сопротивления.
