Venyvän elektroniikan avulla uskotaan tulevaisuudessa voitavan toteuttaa uudenlaisia älyvaatteita, kunhan tarjolle tuodaan niihin soveltuvia materiaaleja ja valmistusmenetelmiä. Ensi torstaina tarkastetaan Tampereen yliopistolla DI Teemu Salon väitöskirja uusista puettavan elektroniikan joustavista 3D-tulostusratkaisuista.

Diplomi-insinööri Teemu Salo on perehtynyt väitöstyössään erityisesti venyvän elektroniikan valmistusmenetelmiin ja tutkii paikallisen venymisen hallintaa muokkaamalla piirilevymoduulien muotoa sekä 3D-tulostamalla venyvien johtimien tukirakenteita.

Väitöskirjassaan hän osoittaa, että 3D-tulostaminen sopii paitsi tukirakenteiden valmistukseen myös venyvien johtimien ja anturielementtien valmistukseen. Nykyisin venyvän elektroniikan valmistusmenetelmillä ja 3D-tulostimilla voidaan jo tehdä hybridirakenteita.

Venyvällä ja joustavalla elektroniikalla tarkoitetaan puheissa Salon mukaan usein samaa asiaa. Kyse on venyville kalvoille rakennetusta älylaitteista, joiden avulla voidaan tehdä esimerkiksi puettavaa elektroniikkaa tai venyviä teollisuuden komponentteja, kuten antureita ja kaapeleita.

Komponenttien materiaaleilla sekä valmistus- ja liittämismenetelmillä voidaan Salon mukaan vaikuttaa siihen, ettei esimerkiksi älyvaatteen venyminen käytössä riko siihen integroidun elektroniikan rakenteita ja ominaisuuksia. Salon mukaan kokonaisuus on venyvä kovista piirilevymoduuleista huolimatta.

Piirilevymoduulit on hajautettu alustalle saarekkeina ja yhdistetty sähköisesti venyvällä johdotuksella. Rakenteen haasteena on venymän epätasainen jakautuminen, mikä rikkoo rakenteen ennenaikaisesti. Venymisen hallitseminen paikallisesti on edellytys kestävälle venyvälle elektroniikalle ja älyvaatteille.

Venyvän elektroniikan rakenne koostuu kolmesta osa-alueesta: venyvästä alustasta, venyvistä johtimista ja kovista, mutta pienistä piirilevymoduuleista. Kun venyvää elektroniikkaa integroidaan esimerkiksi vaatteisiin, on sen rakenteen mukauduttava alustan liikkeisiin.

Lisää: DI Teemu Salon väitöskirja ’’3D Printing and Stretchable Electronics’’ (LINKKI) ja aiemmat Uusiteknologia.fi:ssä julkaistut puettavaa elektroniikkaa käsitelleet uutisjutut (LINKKI).

Kuvituskuva: Shutterstock