211service.com
Hoge Flex
Pedro Reis, een instructeur bij het MIT's Department of Mathematics, hoefde niet ver te gaan om een onderwerp te vinden voor zijn laatste studie. Terwijl hij langs het Edgerton Center in Gebouw 4 slenterde, zag Reis kleine blaren vormen in een MIT-logo gemaakt van verpakkingstape terwijl het langzaam loskwam van een glazen deur.
Een inspirerend teken Dit logo van verpakkingstape op de deur van een MIT-laboratorium zette onderzoeker Pedro Reis ertoe aan de fysica achter delaminatie te onderzoeken.
Het is iets dat altijd om je heen is, maar als je het op een andere manier bekijkt, kun je iets nieuws zien, zegt hij.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van september 2009
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Reis en collega's van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek wisten dat verschillende snelheden van door warmte veroorzaakte uitzetting tussen een dunne film en het oppervlak waaraan deze is bevestigd, ervoor kunnen zorgen dat ze van elkaar scheiden, een proces dat bekend staat als delaminatie. Zo kan zonlicht blaren veroorzaken in stickers op ramen. En ze wisten dat delaminatie ook kan optreden wanneer een oppervlak wordt samengedrukt; de film buigt mee met het oppervlak totdat de samendrukkende krachten te groot worden, waardoor het van het oppervlak wegspringt en blaren vormt.
Om meer te weten te komen over de mechanica van delaminatie veroorzaakt door oppervlaktecompressie, hebben de onderzoekers oppervlakken samengeperst en uitgerekt met dunne films eraan vastgemaakt en de afmetingen van de resulterende blaren gemeten. Uit hun analyse bleek dat de vorming, grootte en evolutie van de blaren afhankelijk zijn van verschillende factoren: de elasticiteit van de sticker, de elasticiteit van het oppervlak waarop het is geplakt en de sterkte van de hechting tussen de blaren.
Hoewel delaminatie meestal iets is dat vermeden moet worden, realiseerden de onderzoekers zich dat ze hun bevindingen konden gebruiken om de rekbare elektronica die wordt gebruikt in elektronisch papier en flexibele displays te verbeteren. Deze flexibele apparaten zijn moeilijk te construeren gebleken, omdat verdraaien de neiging heeft de elektrische bedrading te beschadigen. Door de draden gedeeltelijk van het materiaal te scheiden door middel van een zorgvuldig gecontroleerd delaminatieproces, konden ingenieurs rekbare elektronica maken die niet zal breken als het substraat wordt uitgerekt en gedraaid.
Anderen hebben geprobeerd rekbare elektronica te maken door gebruik te maken van complexe microfabricagetechnieken om blaren te creëren tussen draden en oppervlaktematerialen. Maar deze benadering kan soms de blaren dwingen om te groot te worden, wat leidt tot structurele defecten. Het model dat Reis en zijn collega's ontwikkelden, kan de juiste blistergrootte voorspellen voor materialen met verschillende eigenschappen, waardoor het mogelijk is om stevigere flexibele materialen te bouwen.
Met het nieuwe model, dat de onderzoekers beschreven in de Proceedings of the National Academy of Sciences, kunnen ingenieurs de kleefkracht en elastische eigenschappen van oppervlakken en draden op een gecontroleerde manier variëren, waardoor het bijvoorbeeld gemakkelijker wordt om buigbare mobiele telefoons te ontwerpen, of kleding waarin elektronische sensoren zijn verwerkt.