Эластичная электроника – чрезвычайно актуальная отрасль современных технологий, для реализации потенциала которой людям предстоит обойти ещё немало препятствий. Вероятно, одним из важнейших шагов навстречу воплощения подобных проектов являются чернила, которые позволяют рисовать полноценные LED на различных поверхностях при помощи обычной шариковой ручки.

Ранее исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе разработали чернила, которые можно было использовать для производства эластичных светодиодов при помощи струйного принтера. Профессор Чуань Ван и аспирант Цзюни Чжао модифицировали эти чернила, адаптировав их для использования внутри обычной шариковой ручки. Для этого им понадобилось усовершенствовать смачивающие свойства материала – способность жидкости сохранять контакт с твёрдой поверхностью. В процессе модернизации чернил учёные также улучшили их совместимость с различными материалами, включая пористые и волокнистые поверхности вроде бумаги или ткани. Как же это работает?

Обычные LED – светодиоды – представляют собой «бутерброд» из как минимум трёх слоёв материалов, олицетворяющих анод, светоизлучающий слой и катод. Для рисования диода нужны три шариковые ручки с тремя разными чернилами, которые выполняют роль классических слоёв устройства. Так, один тип чернила представляет собой проводящий полимер, второй содержит металлическую нанопроволоку, а третий – состоит из микрокристаллов перовскита. Ручки поочерёдно наносят чернила на выбранную поверхность, а те в свою очередь связываются с материалом, не смешиваясь между собой. При подаче электрического тока на чернила такой нарисованный светодиод может излучать свет в широком цветовом диапазоне. LED из инновационных чернил сохраняет свои свойства даже на гибких, эластичных и растягивающихся поверхностях.

По словам Вана, такие дешёвые светодиоды легко кастомизировать и менять на ходу. Подобная технология имеет огромный потенциал в широком спектре отраслей от образования и развлечений до текстильной индустрии и медицины. С помощью таких чернил можно создавать уникальную одежду, поздравительные открытки, умные упаковочные материалы, учебные пособия и т. д. По мнению учёных, перспективы эластичных LED в медицине поистине безгранична: их можно применять для создания носимой электроники, биомедицинских сенсоров, пульсоксиметров, а повязки со светодиодами, работающими в ИК-диапазоне, могут стать эффективным инструментом ускорения заживления ран.

Источник изображений: Handwriting of perovskite optoelectronic devices on diverse substrates / Zhao, J., Lo, LW., Yu, Z. et al.