Kretsene leger seg selv ved at et pulver bestående av små kapsler (grått materiale) sprekker og frigjør en elektrisk ledende væske som stivner (sort). En forsker demonstrerer her med å mose kapslene mellom to glassplater. Kapslene er innfelt. Bilder: University of Illinois

Nå kan elektronikken fikse seg selv

Forskere har laget et materiale som får elektriske kretser til å lege seg selv.

Et lag med forskere fra University of Illinois har nå utviklet et materiale som leger elektroniske kretser helt av seg selv. Konseptet fungerer for elektroniske kretser som koagulering for menneskekroppen. Om det oppstår en fysisk brist i en elektronisk krets vil små kapsler samtidig sprekke og slippe ut en ledende væske som gjenoppretter kretsen.

Hele legningsprosessen skjer på bare 100 mikrosekunder. Forskerne sier selv at det går så fort at du må ha dedikert måleutstyr for å se at det faktisk var et brudd i kretsen. Det skjer så raskt at du ikke merker at den var skadet.

Et langt enklere system

Kretsene kan lege seg selv ved at mikroskopiske kapsler støpes inn langs de elektriske banene i et kretskort når det produseres. Når den elektriske banen med tiden sprekker opp, vil også de små kapslene sprekke. På innsiden inneholder de en flytende væske som legger seg i sprekken og stiver, og kretsen er dermed gjenopprettet.

– Dette forenkler slike systemer. Fremfor å ha bygget inn redundante systemer eller sensorer som oppdager feil, vil dette materiale fikset hele problemet selv, sier Jeffrey Moore, en av professorene som har jobbet med prosjektet, i en pressemelding.

– Generelt sett er det ikke mye rom for manuelle reparasjoner. Noen ganger kommer du ikke engang til innsiden av kretsene. I integrerte kretser med flere lag er det umulig å få åpnet dem. Normalt må du da bytte ut hele kretsen. Bare se på innsiden av et batteri, du kan ikke bare åpne det og se hvor kretsen har gått i stykker, sier en annen professor som er med på prosjektet, Nancy Sottos.

Problemet med moderne integrerte kretser er nettopp dette. Der er veldig kompakte, noe som gjør det kostnadseffektive, men det øker også feilraten. Når kretsbanen først brytes ett lite sted er fort hele kretsen ødelagt.

Vil forlenge levetiden

De nye kapslene som inneholder den flytende væsken kan lages med en diameter helt ned til 10 mikrometer. De kan dermed strøs over en elektrisk leder når kretsen blir produsert og vil lege kretsen helt på egenhånd. Den gjør det kun i det området det har oppstått en skade, skjer det en ny skade litt lengre ned i kretsen senere ligger det fortsatt kapsler der som tar deg av dette.

Systemet er mekanisk, det trenger ingen aktiv hjelp.

Slik fungerer systemet. Øverst: En fungerende kretsbane med kaplser. Midten: Kretsen brytes, og væsken(rødt) renner ut av kapslene. Bunn: Den røde væsken setter seg i sprekken og gjennoppretter kretsen på få mikrosekunder. Bilde: University of Illinois
Slik fungerer systemet. Øverst: En fungerende kretsbane med kapsler. Midten: Kretsen brytes, og væsken(rødt) renner ut av kapslene. Bunn: Den røde væsken setter seg i sprekken og gjenoppretter koblingen på få mikrosekunder. Bilde: University of Illinois

Dette gjør at den gjennomsnittlige tiden før et komponent tar kvelden (MTBF) kan økes betraktelig.

Prototypene forskerne nå jobber med har i 90 prosent av tilfellene gjenopprettet 99 prosent av ledeevnen.

Brukes i kritiske systemer

Teknologi som dette finner neppe veien til alle forbruksvarer med det første. Enkelte produktgrupper som mobiltelefoner og PC-er byttes allerede ut med en så høy frekvens at det nye legende materialet neppe ville bli aktivert i løpet av en normal forbrukstid.

Forskerne ser heller for seg at materialet blir tatt i bruk mer kritiske steder, som på et fly – spesielt innenfor militæret – eller i forskjellige romfartøyer der det er veldig dyrt å utføre en reperasjon.

Professorene fra University of Illinois. Fra venstre: Nancy Sottos, Scott White og Jeffrey Moore. Bilde: University of Illinois/L. Brian Stauffer
Professorene fra University of Illinois. Fra venstre: Nancy Sottos, Scott White og Jeffrey Moore. Bilde: University of Illinois/L. Brian Stauffer

Fly har for eksempel gjerne mange ti-talls kilometer med elektriske ledere som kan sprekke. Bare det å finne ett lite brudd et ukjent sted koster utrolige summer, og når den er funnet må man gjerne bytte hele deler. Alternativt kan feilen skje mens flyet fortsatt er 10 000 meter over bakken.

I begge disse eksemplene vil det nye materiale fikse problemet så raskt at man ikke engang er klar over at det var et problem.

Forskerne jobber nå med å se på fremtidige bruksområder. De skal være spesielt interessert i å bruke kapslene i systemer som kan forlenge levetiden og øke sikkerheten til batterier.

Du kan se en videosnutt der prototypen demonstreres på universitetets hjemmesider.

(Kilde: University of Illinois)

Kommentarer (20)

Norges beste mobilabonnement

Desember 2016

Kåret av Tek-redaksjonen

Jeg bruker lite data:

ICE Mobil 1GB


Jeg bruker middels mye data:

Hello 5GB


Jeg bruker mye data:

Hello 10 GB


Jeg er superbruker:

Telia Smart Total


Finn billigste abonnement i vår mobilkalkulator

Forsiden akkurat nå

Til toppen