Prezentacje projektów – Rozciągliwe obwody dla celów mody i innych zastosowań
Wodoodporne kurtki, które naprawdę nie cierpią wody. Spodnie wykonane z butelek plastikowych pochodzących z recyklingu. Nastrojowe ubiory, które wyrażają Twoje uczucia w kolorach. Wszystko to wydaje się dość udziwnione, ale nauka i technologia dysponują sposobami, by z rzeczy codziennych, takich jak ubiory lub oświetlenie domu, zrobić "nastrojowe wydarzenie". Tak właśnie stało się z projektem o nazwie "Rozciągliwa elektronika do wielkoobszarowych aplikacji" (Stella), współfinansowanym przez Komisję Europejską. W ramach projektu Stella opracowano nowe procesy, technologie i zupełnie nowe aplikacje dla płytek z obwodami elektronicznymi. Ale pierwszą rzeczą było w zasadzie odrzucenie poglądu, iż obwody elektroniczne muszą być na "płytce" – a więc materiale, który sugeruje coś twardego. Partnerzy projektu opracowali rozciągliwe płytki miedziane (SCB) z wijącymi się ścieżkami miedzianymi laminowanymi przy użyciu miękkiego tworzywa (termoplastycznego poliuretanu). Oznacza to, że skomplikowane układy elektroniczne mogą być nakładane na materiały, podobnie jak nalepka na koszulkę sportową. Specyficzna zaleta polega na tym, iż SCB mogą być stosowane zarówno jako podłoże dla obwodów mikroelektroniki, jak też integrowane z materiałami.Aby to udowodnić, firma TU-Berlin, partner projektu Stella, opracowała tak zwany "ubiór interaktywny", o nazwie Klight, wykorzystując technologię SCB, która umożliwia włączanie i wyłączanie zintegrowanych światełek, zgodnie z ruchami ciała. Ubiór ten zdobył nagrodę avantex za innowacyjny produkt na Wystawie Techtextile 2009. Komentując to osiągnięcie, jeden z koordynatorów projektu Stella, Dr Christopher Klatt, szef Departamentu Fizyki i Symulacji w Ośrodku Freudenberg Research, powiedział: "Opracowywanie fantastycznych nowych technologii ani udowadnianie wykonalności na pokazach nie wystarcza już obecnie. W celu osiągnięcia szeroko zakrojonej akceptacji rynkowej trzeba wiązać elementy elegancji i reklamy wraz z profesjonalnym opracowaniem niezawodności produktu." Więcej niż atrakcyjność Być może tak to się odbiera, ale opracowania projektu Stella nie dotyczyły atrakcyjności. Prace obejmowały przede wszystkim praktyczne i krytyczne zastosowania w sektorach medycznych i samochodowych. W tym przypadku, opracowywane technologie w rzeczywistości zajmowały się występującymi obecnie wyzwaniami. Na przykład, opatentowany bandaż Urgo wykorzystuje opracowane w projekcie Stella obwody SCB, by monitorować ciśnienie wywierane przez opatrunek uciskowy. W celu możliwie najbardziej efektywnego uśmierzania bólu oraz gojenia, zwłaszcza w przypadkach chronicznych schorzeń oraz przy zapobieganiu chorobom żył i naczyń chłonnych, ważne jest utrzymanie prawidłowego nacisku. Elastyczna oraz wygodna w stosowaniu konstrukcja opatrunku Urgo oznacza, że można go dopasować do bandaża w celu monitorowania stosowanego ucisku. Jest to niewielkie przełomowe opracowanie o wysokim potencjale komercyjnym. Obecnie prowadzone są wewnętrzne oceny nowych produktów, podobnych do opatrunku Urgo. Przemysłowy partner projektu, Philips Applied Technologies, zastosował także technologię SCB w celach użytkowych. Firma ta, wraz z partnerami TU-Berlin oraz Quality Products Int (QPI), stworzyła rozciągliwy bezprzewodowy monitor aktywności fizycznej, zakładany przy pomocy regulowanych pasków Velcro® w celu łatwości dopasowania do ciała. Biorąc pod uwagę zastosowania w sporcie, opiece zdrowotnej i dla potrzeb utrzymania kondycji, dla produktu tego istnieje potencjalnie duży rynek. Zgodnie z komentarzem przedstawionym przez projekt w odniesieniu do tego nowego opracowania, jest to "kombinacja czujników zintegrowanych na powierzchni ciała, otoczonych miękkim rozciągliwym materiałem, zapewniającym opcje rozszerzonego monitorowania oraz wczesnego ostrzegania lub detekcji, przy jednoczesnym poprawionym komforcie noszenia." Projekt Stella wszedł także do zupełnie nowych obszarów opieki zdrowotnej, opracowując miniaturowe urządzenie wkładane do podeszwy z myślą o osobach z cukrzycą, której liczba zachorowań poważnie wzrasta na terenie Europy. Niekontrolowana cukrzyca może powodować uszkodzenia nerwów i problemy z przepływem krwi, co oznacza, że pacjent nie odczuwa gorąca, zimna ani bólu. Choroba ta wpływa także na mięśnie w rejonie stopy, co może prowadzić do trudności w chodzeniu, owrzodzeń, gangren i potencjalnej utraty kończyny ― okazuje się, że każdego roku w Europie przeprowadza się około 40 000 operacji amputacji stopy. Partner projektu Stella, ośrodek Freudenberg, wraz ze specjalistami systemów wkładek nora, opracowali trzypunktowy czujnik nacisku, który można w sposób dyskretny dopasować do buta. Osoby chore na cukrzycę nie odczuwają problemów ze stopami ani bólu, natomiast podeszwowy monitor opracowany w projekcie Stella, wykrywa dla nich niewielkie zmiany ucisku, a nawet zużywanie się samej wkładki. Próby wykazały także, iż SCB może dawać sobie radę z trudnym warunkami oraz zapoceniem występującym wewnątrz butów. Także niemowlęta i samochody W ramach projektu Stella naukowcy pracujący w IMEC i Verhaert zastanawiali się także nad problemami zdrowia u niemowląt. Monitor oddychania dla niemowląt, wbudowany do lekkiej tkaniny, która może być przypięta do piżamy, umożliwia pomiary klatki piersiowej dziecka oraz ruchu brzuszka, bardziej efektywnie niż urządzenia obecnej technologii, Zintegrowany czujnik opracowany w ramach Stelli przy zastosowaniu technologii SCB, jest tańszy, bardziej uniwersalny oraz bardziej wyczulony na wzorce oddychania dzieci (rejestrując wydłużenia klatki piersiowej i brzucha), niż obecne urządzenia najnowszej technologii. W projekcie Stella zauważono także olbrzymi potencjał rynkowy w zakresie inteligentnych rozwiązań dla pojazdów. Zorganizowano specjalny pokaz, by udowodnić, że istnieje możliwość stworzenia załamywanych obwodów elektronicznych, dobranych do wzrastających potrzeb producentów samochodów w zakresie lekkich energowydajnych "wbudowanych powierzchniowych elementów grzejnych". Zespół projektowy wykonał polimerowe, rozciągliwe w płaszczyźnie dwuwymiarowej, płytki drukowane (SPB), które mogą być następnie uformowane do przestrzeni trójwymiarowej ― co naturalnie zniszczyłoby tradycyjne obwody drukowane ― w celu dopasowania do rozmaitych elementów składowych w pojazdach. W ramach udowodnienia swoich koncepcji, zespół wykazał, że obwody trójwymiarowe nadawały się do wewnętrznego oświetlania pojazdów; na przykład do emitujących białe światło diod luminescencyjnych (LED) przeznaczonych jako oświetlenie do czytania, bądź też w wersji światła niebieskiego, do sygnalizacji alarmowej. Opracowana technologia wytrzymała surowe próby, mające na celu odzwierciedlenie rzeczywistych warunków panujących wewnątrz pojazdów. "Wytwarzanie obwodów trójwymiarowych, przy wykorzystaniu dopracowanych procesów dla obwodów dwuwymiarowych, jest bardzo atrakcyjne do wielu zastosowań, nie tylko w samochodach," wyjaśnia Dr Klatt. "Zainteresowanie na rynku daje nam nadzieję, że technologia SPB zastosowana zostanie w wielu poszukiwanych produktach." Efekt uboczny i kontynuacja W przeświadczeniu o tym, że ich prace zapewniają silny potencjalny rynek, kilku członków z ośrodka Fraunhofer IZM otworzyło spółkę o nazwie Stretchable Circuits, z zadaniem "realizacji innowacyjnych koncepcji produktów przy wykorzystaniu technologii rozciągliwych oraz wbudowanych do odzieży obwodów". Kilku partnerów z projektu Stella bierze także udział w kontynuowanym projekcie o nazwie "Platforma do wielkoobszarowej formowalnej elektroniki drogą integracji" (PLACE-IT). W ramach tego projektu zaplanowano organizację platformy przemysłowej dla cienkiej, lekkiej i elastycznej optoelektroniki, stosowanej w szerokiej gamie konstrukcji produktów, a także w zastosowaniu do noszenia przez ludzi.Można sobie wyobrazić lampę, która może przybierać dowolny kształt, albo być wbudowana w otoczenie, bądź też kurtyny emitujące światło podobne do światła dziennego. Takie rodzaje rozwiązań oświetlenia, przy zastosowaniu wydajnych diod elektroluminescencyjnych lub organicznych, mogą być wkrótce możliwe w realizacji dzięki technologii elastycznych podłoży, opracowanych przez naukowców europejskich. "Jest to niewątpliwie historia sukcesu i możemy być z tego dumni," nadmienia Dr Klatt. "Modele pokazowe są już gotowe, a pierwsze produkty widoczne na horyzoncie." "Zintegrowany project" Stella otrzymał dofinansowanie na badania w wysokości 7 milionów Euro z konta "Technologie społeczeństwa informacyjnego" (TSI), w ramach Szóstego Programu Ramowego. Projekt zakończony został w 2010 roku, ale partnerzy kontynuują publikowanie opracowań na różnego rodzaju spotkaniach, takich na przykład jak warsztat naukowy Flex-Stretch-Workshop III, planowany na listopad 2011 r.