گروهی از محققان دانشگاه ایلینویز راهکارهایی توسعه داده‌اند که امکان انعطاف‌پذیری و کشش‌پذیری قطعات الکترونیکی با کارایی بالا را ایجاد می‌کنند.
ایجاد قطعات الکترونیکی روی دستکش‌ها
کارت‌های اعتباری و کارت‌های هوشمند مبتنی بر تراشه روی کاغذ، حسگرها و قطعات الکترونیکی هوشمند روی دستکش‌های جراحی پزشک‌ها، نمایشگرهای سلامتی چاپ‌شده روی تی‌شرت‌ها، ابزارهای تشخیصی درون پوشاک بچه‌ها، رابط بین ماشین و انسان روی دستکش‌های چرمی کارگران. اینها فقط چند نمونه از سامانه‌هایی هستند که به لطف تحقیقات گروه‌هایی همچون گروه جان راجرز در دانشگاه ایلنویز در آینده امکان عملی شدن دارند.
یکی از زمینه‌هایی که گروه راجرز روی آن تمرکز دارند، توسعه مواد و فرایندهایی است که امکان انعطاف‌پذیری و کشش‌پذیری قطعات الکترونیکی با کارایی بالا را ایجاد می‌کنند.
این گروه در کارهای قبلی خود از مواد سیلیکونی برای تولید مدارات انعطاف‌پذیر و قابل کشش به ترتیب روی بسترهای پلاستیکی و لاستیکی استفاده کرده‌اند. در این پژوهش، برای ایجاد مدارات الکترونیکی روی بسترهای دیگر، از همان راهبرد و از لایه‌های نازک با مدول پایین بهره برده‌اند. این لایه‌های نازک میان مدار و بستر مورد نظر قرار گرفته و به خوبی این دو لایه را از هم جدا می‌کنند تا فشار ناشی از تازدن، خم‌شدن، کشیدگی یا هر نوع تغییر شکل ساده یا پیچیده دیگر بستر، به مدار منتقل نشود.
راجرز می‌گوید: «ما نمونه‌هایی از مدارات CMOS را روی کاغذ، پارچه، چرم و وینیل ایجاد کرده‌ایم. تا جایی که می‌دانیم این اولین مورد از ساخت قطعات الکترونیکی فعال روی بسترهای اینچنینی است. مزیت دیگر راهکار ما این است که ویژگی‌های این مدارات و ترانزیستورها به خوبی ویژگی‌های ابزارهایی است که با همین اندازه روی ویفرهای نیمه‌رسانای سخت و شکننده ساخته شده‌اند. استفاده از سیلیکون به عنوان ماده فعال این ویژگی را موجب شده است».
گروه راجرز نشان داده‌اند که استفاده همزمان از مدارات دارای طراحی‌های غیرمسطح تنیده مارپیچ‌مانند و لایه‌های نازک جداکننده فشار، امکان قرار دادن مدارات مجتمع CMOS سیلیکونی با کارایی بالا را روی بسترهای مختلف فراهم می‌آورد.
این گروه تحقیقاتی برای نشان دادن کارایی مدارات CMOS روی چرم و وینیل، آرایه‌هایی از inventorها را روی مفصل انگشت دستکش ساخته شده از این مواد جاسازی کردند. حرکت دادن انگشت‌ها موجب می‌شود که این مدارات کشیده شده و رها شوند، در عین اینکه تغییر محسوسی در ویژگی‌های الکترونیکی آنها مشاهده نمی‌شود.
راجرز می‌گوید: « قرار دادن مدارهای مشابه روی کاغذ، نه تنها به دلیل امکان استفاده از آنها در کارت‌های اعتباری و موارد مشابه، بلکه به دلیل ظرفیت آنها در افزودن عملکردهای مختلف به ابزارهای تشخیصی میکروسیالی مبتنی بر کاغذ بسیار جذاب است. این راهکار برای ایجاد قطعات الکترونیکی روی کاغذ می‌تواند جایگزین روش فعلی مبتنی بر لایه‌نشانی مستقیم فیلم نازکی از مواد الکترونیکی آلی یا معدنی شود».
نتایج این تحقیق در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
