MMaterialNews vom 23.09.2010

Learning from lizards

Geckos inspire new method to print electronics on complex surfaces
Geckos are masters at sticking to surfaces of all kinds and easily unsticking themselves, too. Inspired by these lizards, a team of engineers has developed a reversible adhesion method for printing electronics on a variety of tricky surfaces such as clothes, plastic and leather.

Researchers from Northwestern University and the University of Illinois at Urbana-Champaign designed a clever square polymer stamp that allows them to vary its adhesion strength. The stamp can easily pick up an array of electronic devices from a silicon surface and move and print them on a curved surface.

The research will be published Sept. 20 by the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Our work proposes a very robust method to transfer and print electronics on complex surfaces," said Yonggang Huang, Joseph Cummings Professor of Civil and Environmental Engineering and Mechanical Engineering at Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science.

Huang, co-corresponding author of the PNAS paper, led the theory and design work at Northwestern. His colleague John Rogers, the Flory-Founder Chair Professor of Materials Science and Engineering at the University of Illinois, led the experimental and fabrication work. Rogers is a co-corresponding author of the paper.

Key to the square and squeezable polymer stamp are four pyramid-shaped tips on the stamp's bottom, one in each corner. They mimic, in a way, the micro- and nano-filaments on the gecko's foot, which the animal uses to control adhesion by increasing or decreasing contact area with a surface.

Pressing the stamp against the electronics causes the soft tips to collapse up against the stamp's body, maximizing the contact area between the stamp and the electronics and creating adhesion. The electronics are picked up in a complete batch, and, with the force removed, the soft tips snap back to their original shape. The electronics now are held in place by just the four tips, a small contact area. This allows the electronics to be easily transferred to a new surface.

"Design of the pyramid tips is very important," Huang said. "The tips have to be the right height. If the tips are too large, they can't pick up the target, and if the tips are too small, they won't bounce back to their shape."

The researchers conducted tests of the stamp and found the changes in contact area allow the stamp's adhesion strength to vary by 1,000 times. They also demonstrated their method can print layers of electronics, enabling the development of a variety of complex devices.
The National Science Foundation and the U.S. Department of Energy supported the work.

Source: Northwestern University – 20.09.2010.

The title of the PNAS paper is "Microstructured Elastomeric Surfaces with Reversible Adhesion and Examples of Their Use in Deterministic Assembly by Transfer Printing." In addition to Huang and Rogers, other authors of the paper are Jian Wu (a postdoctoral fellow at Northwestern), Seok Kim, Andrew Carlson, Sung Hun Jin, Anton Kovalsky, Paul Glass, Zhuangjian Liu, Numair Ahmed, Steven L. Elgan, Weiqiu Chen, Placid M. Ferreira and Metin Sitti.

Recherchiert und dokumentiert von:

Dr.-Ing. Christoph Konetschny, Materialberater, Inhaber Materialsgate
Die Recherche und Aufbereitung der in diesem Dokument genannten Daten erfolgte mit größter Sorgfalt.
Für die Richtigkeit, Gültigkeit, Verfügbarkeit und Anwendbarkeit der genannten Daten übernehmen wir zu keinem Zeitpunkt die Haftung.
Bitte diskutieren Sie die Verwendung und Eignung für Ihren konkreten Anwendungsfall mit den Experten der genannten Institution.

Sie wünschen Material- und Technologierecherchen zu diesem Thema?

Materialsgate steht für hochwertige Werkstoffberatung und innovative Materialrecherchen.
Nutzen Sie unseren Beratungsservice

MMehr zu diesem Thema

Gleichmäßig beleuchtet, intuitiv nutzbar, flexibel einsetzbar: Bedienoberflächen auf Folie vereinfachen die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Für die perfekte Optik sorgt die Kombination mit Elektrolumineszenz. Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für Elektrogeräte und Haustechnik sind denkbar.
Hier ein Schalter, dort eine Temperaturanzeige, daneben eine Funktionstaste: Elektrogeräte und Haustechnik-Systeme verfügen über eine Vielzahl unterschiedlicher Steuerungselemente und Anzeigen. Printed Electronics erleichtert Anwendern die Nutzung. Auf Basis dieser Technologie lassen sich unterschiedliche Bauteile in einem einzigen Bedienelement – einer mit elektronischen Funktionen bedruckten Folie – vereinen. Dank ihres niedrigen Gewichts, ihrer großen Flexibilität und der geringen Höhe... mehr
Lesen Sie auch:
Scientists at the Air Force Research Laboratory Materials and Manufacturing Directorate (AFRL/RX), in a concerted effort with Plextronics, Inc., and the Pennsylvania NanoMaterials Commercialization Center, both located in Pittsburgh, Pa., developed a ready-to-use, cost-reducing technology ...
that can capture sunlight and store it as energy to power Global Positioning System components, portable communications, and other devices for U.S. soldiers. According to 2nd Lt. Christopher A. Vaiana of the Directorate's Nonmetallic Materials Division, AFRL/RX provided guidance and funding to develop a special "conductive ink" that can be used to make printed organic photovoltaic solar cell panels on very thin, flexible surfaces using ink-jet printing. This new technology, called... mehr
+ + + Hohe Leitfähigkeit und gute Haftung bei niedriger Aushärtetemperatur + + + Große Einsatzchancen im Bereich „Printed Electronics“ + + +
Elektronische Schaltbilder, deren Leiterbahnen dünner als 20 Mikrometer und damit unsichtbar für das menschliche Auge sind, lassen sich mit den neuen, nanopartikulären Silbertinten BayInk® herstellen. Die wässerigen Nanodispersionen wurden von der Bayer MaterialScience AG in Kooperation mit Bayer Technology Services entwickelt. Sie stehen vor der kommerziellen Vermarktung und sind für eine neue Generation von Tintenstrahldruckern maßgeschneidert, mit denen auch im industriellen Maßstab bei... mehr
New sol-gel inks developed by researchers at the University of Illinois can be printed into patterns to produce three-dimensional structures of metal oxides with nanoscale features.
The ability to directly pattern functional oxides at the nanoscale opens a new avenue to functional devices. Potential applications include micro-fuel cells, photonic crystals and gas sensors. The researchers describe the new inks in a paper accepted for publication in the journal Advanced Materials, and featured on its “Advances in Advance” Web site. “Using this new family of inks, we have produced features as small as 225 nanometers,” said co-author Jennifer Lewis, the Thurnauer Professor... mehr
RSS
facebook
xing
twitter
linkedin

MaterialCards Weekly

Ihr persönlicher und kostenfreier Material-Reminder - wöchentlich per E-Mail

Service:
Material­cha­rak­teri­sierung und Werkstoffprüfung

Sie benötigen leistungsfähigste Methoden der Material­cha­rak­teri­sierung und Werk­stoff­prü­fung zur Optimierung Ihrer Produkte?
Schadensanalyse von Produkten
Automotive Testing
Korrosionstests
Schadensanalyse von Bauteilen
Metallographie
Untersuchung von Diffusionsschichten
Charakterisierung von Fügetechnologien
Charakterisierung von Composites
Prüfung von Kunststoffen
Charakterisierung von Nanobeschichtungen
Charakterisierung von Katalysatoren
Element-Mapping
Keramographie
Bruchmechanik
Gefüge-Analytik
Thermographie
Prüfung von Werkstoffen der Elektrotechnik
Medizintechnische Untersuchungen
Barriere-Eigenschaften
Charakterisierung von Coatings
Schadensanalyse von Produkten
Automotive Testing
Korrosionstests
Schadensanalyse von Bauteilen
Metallographie
Untersuchung von Diffusionsschichten
Charakterisierung von Fügetechnologien
Charakterisierung von Composites
Prüfung von Kunststoffen
Charakterisierung von Nanobeschichtungen
Charakterisierung von Katalysatoren
Element-Mapping
Keramographie
Bruchmechanik
Gefüge-Analytik
Thermographie
Prüfung von Werkstoffen der Elektrotechnik
Medizintechnische Untersuchungen
Barriere-Eigenschaften
Charakterisierung von Coatings
Kontaktieren Sie uns – Wir leiten Ihre Fragestellung an einen unserer Kooperationspartner weiter, die alle anerkannte und zertifizierte Prüf­la­bore mit modernster Ausstattung be­treiben.

Empfohlene Literatur

Tibor Grasser et al.
Springer, Berlin
Frances L. Gardiner, Eleanor J. Carter
Smithers Rapra Technology
Antonio Facchetti, Tobin Marks
John Wiley & Sons

Empfohlene MaterialCards

Materialsgate Glossar

LED
LED ist die aus der englischen Sprache kommende Abkürzung für eine Leuchtdiode – LED steht für Light Emitting Diode.