L'électronique extensible est l'endroit où l'ingénierie rencontre les effets spéciaux hollywoodiens.

Avec une large gamme de soins de santé, applications énergétiques et militaires, l'électronique extensible est vénérée pour sa capacité à être compressée, tordu et conformé aux surfaces inégales sans perdre la fonctionnalité.

En utilisant l'élasticité de polymères comme le silicone, ces technologies émergentes sont conçues pour se déplacer de manière à imiter la peau.

Cela met en lumière pourquoi Smooth-On Ecoflex, une substance la plus utilisée commercialement pour créer des moules, des masques de cinéma et des prothèses, est l'élastomère de silicone le plus important (une substance semblable au caoutchouc) trouvé dans la recherche.

Lors de la manipulation d'un échantillon du matériau, Dr Matt Pharr, professeur assistant au département de génie mécanique J. Mike Walker '66 de la Texas A&M University, et étudiant diplômé Seunghyun Lee, a récemment découvert un nouveau type de fracture.

"J'ai fait quelques travaux dans le domaine de l'électronique extensible, j'ai donc beaucoup de matériel de l'époque où j'étais post-doctorant. Nous avons dû stocker des échantillons dans notre bureau et, de même, J'en avais ici parce que nous allions les utiliser dans un projet que nous avons fini par ne pas faire. Je suis un agité nerveux et pendant que je jouais avec, J'ai remarqué quelque chose de bizarre, " dit Pharr.

Cette bizarrerie est ce à quoi Pharr et Lee se réfèrent dans leur récente publication "Sideways and Stable Crack Propagation in a Silicone Elastomer" comme une fissuration latérale. Ce phénomène se produit lorsqu'une fracture se ramifie à partir d'un fond de fissure et s'étend perpendiculairement à la déchirure d'origine.

Leurs découvertes fournissent non seulement une nouvelle, nouvelle perspective sur la formation des fractures et comment augmenter l'extensibilité des élastomères, mais aussi jeter les bases de matériaux plus résistants aux déchirures et aux fractures.

"Au départ, ce matériau est isotopique, ce qui signifie qu'il a les mêmes propriétés dans toutes les directions. Mais une fois que vous commencez à l'étirer, vous provoquez des changements microstructuraux dans le matériau qui le rendent anisotrope - des propriétés différentes dans toutes les directions, " dit Pharr. " D'habitude, quand les gens pensent à la rupture d'un matériau donné, ils ne pensent pas à ce que la résistance à la rupture soit différente en fonction de la direction. "

Cette conceptualisation, cependant, est essentiel à l'innovation et à l'avancement de l'électronique extensible.

Comme Pharr l'a expliqué, lors du chargement, les polymères avec des incisions ont tendance à être déchirés d'un bout à l'autre. Cependant, les matériaux qui présentent des fissures latérales empêchent la fracture de s'approfondir. Au lieu, l'incision s'étend simplement le long du reste de l'élastomère et finalement, une fois assez étiré, ne ressemble à rien de plus qu'à une petite bosselure à la surface du matériau, annulant toute menace supplémentaire de la fissure d'origine.

Cela permet à la section indemne d'un élastomère de conserver ses propriétés portantes et fonctionnelles, tout en augmentant l'extensibilité.

Aller de l'avant, en étudiant comment désosser les microstructures qui conduisent à la fissuration latérale, les chercheurs peuvent exploiter les avantages qui y sont associés et développer des méthodes d'application à des matériaux qui ne présentent normalement pas de telles fractures. Cela conduirait à une meilleure résistance à la rupture des très fines couches d'élastomères utilisées en électronique extensible, ainsi qu'une plus grande extensibilité, deux éléments essentiels à l'avancement et à l'utilisation future de ces technologies.

"Tome, c'est scientifiquement intrigant, " dit Pharr. " Ce n'est pas prévu. Et voir quelque chose auquel je ne m'attends pas suscite toujours la curiosité. (Le matériau) est littéralement assis dans un tiroir de mon bureau et tout cela a été inspiré par le jeu."