Elektronica in zachte materialen, kleding of op de huid moet kunnen meebewegen, en dat vereist flexibele elektrische verbindingen. Onderzoekers van de Zwitserse technische universiteit EPFL bedachten een nieuwe manier om dat voor elkaar te krijgen: een metaalfilm die zowel vast als vloeibaar is.

Buigbare elektronica is een techniek waar onderzoeksgroepen zich veel mee bezighouden. Want die is nodig om elektronica in niet-rigide voorwerpen of materialen te stoppen. Denk aan verlichting in kleding, verband dat de bloeddoormeting van een wond kan monitoren of sensoren in een robot met een zachte huid.

Gallium

Onderzoekers van het Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hebben nu een metaalfilm ontwikkeld die vaste stof en vloeistof combineert, wat hem bijzonder geschikt maakt als flexibele elektrische verbinding.

Als materiaal gebruikt de groep van prof. Stéphanie Lacour gallium, een metaal dat gemakkelijk in een ander metaal kan doordringen. Door het gallium te combineren met goud onstaat een egale goud-gallium legering.

De onderzoekers deponeerden zo'n laagje goud-gallium op een dragende flexibele film. Vervolgens brachten ze op dit laagje puur, onderkoeld gallium aan, dat uitvloeide tot een egale film (gallium wordt bij 30 °C vast, maar het materiaal is eenvoudig in onderkoelde toestand vloeibaar te houden). Zonder het goud-galliumlaagje zou het onderkoelde gallium afzonderlijke druppeltjes vormen en dus geen stroom kunnen geleiden. Met de goud-galliumlegering gaat het echter wel goed: er ontstaat een tweefasentoestand van vast en vloeibaar metaal die de flexibele elektrische verbinding vormt.

Tests

Het materiaal is aan allerhande tests ontworpen. Zo werd het een miljoen keer onder mechanische spanning gezet, rekten de onderzoekers het  tot vijf keer de oorspronkelijke lengte uit en vergrootten ze het oppervlak tot drie maal. Het geleidend vermogen van het vreemde vloeibaarvaste metaal leed er niet onder.

Het maken van de flexibele metaalfilm gaat via de alom gebruikte methode van opdampen, en vereist geen bijzonder proces. De onderzoekers voorzien mede daardoor een breed toepassingsgebied voor hun flexibele elektrische verbinding.