Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
geluidsgolf

Een nieuwe stap op weg naar de elektronica van de toekomst: Amerikaanse ingenieurs hebben belangrijke elektronische componenten ontwikkeld op basis van hydrogels. Daarmee kun je apparaten bouwen die zowel transparant als zeer flexibel zijn. Een doorzichtige luidspreker, bijvoorbeeld.

Een van de belangrijkste elektronische ontwikkelingen van de laatste jaren draait om het transparant en / of rekbaar maken van componenten. Voor de nieuwe generatie consumentenelektronica, maar ook voor allerlei medische toepassingen. Er is inmiddels al veel bereikt; van oprolbare schermen, transparante mini-computers van grafeen en medische plakplaatjes tot transparante en rekbare batterijen. In Science beschrijft een groep ingenieurs van de universiteit Harvard een nieuwe stap: geleiders, condensatoren en actuatoren op basis van hydrogels.

Het nadeel van veel bestaande technologieën is volgens het team, onder leiding van Zhigang Suo, dat ze vaak elektronische onderdelen opleveren die of niet volledig transparant zijn, of maar een beperkte rekbaarheid hebben. Dat is bijvoorbeeld zo als er wordt gewerkt met hele dunne metaaldraadjes of met grafeen als geleidend materiaal. Dus zijn de Amerikanen gaan experimenteren met hydrogels. Een hydrogel is een flexibele vaste stof, die bestaat uit polymeren die zeer veel vloeistof kunnen opnemen. De precieze samenstelling kan wisselen. Hydrogels zijn vaak goede geleiders; net als bij metaal of grafeen kunnen elektronen er dan vrij in bewegen en kan er dus stroom doorheen lopen.

Suo en zijn team experimenteerden met laagjes van geleidende hydrogel en een eveneens transparante en zeer flexibele isolerende substantie. Op deze manier wisten ze condensatoren te maken, een elektrische component die lading kan opslaan. En ook actuatoren, componenten die onder invloed van stroom kunnen bewegen. Als je stroom op de door hen gefabriceerde laagjes hydrogel met een isolator zet, strekt het geheel zich uit.

De Harvard-ingenieurs demonstreren het principe van hun vinding in enkele video’s (zie hieronder). Zo maakten zij van een streng hydrogel een hartvorm, die ze kunnen laten ‘kloppen’ door er stroom op te zetten. En maakten zij een volledig transparante luidspreker, die ze ter demonstratie voor een computerscherm plaatsten en geluid van youtube-video’s lieten afspelen. De luidspreker kan geluid produceren met een frequentie van 20 Hz tot 20 kHz, oftewel het volledige spectrum van geluidsfrequenties dat wij mensen kunnen horen. Verder kan hydrogel-elektronica een breed spectrum aan voltages aan en is het echt volledig transparant.

De wetenschappers benadrukken dat hun techniek niet alleen gebruikt kan worden voor fancy gadgets. Het is ook goed toepasbaar in medische elektronica. Veel hydrogels zijn ‘biocompatibel’; ze worden niet afgestoten door weefsels of cellen en richten geen schade aan. En dus kunnen ze prima worden gebruikt voor zowel medische toepassingen op de huid als in allerlei soorten implantaten.