Venyvällä ja joustavalla elektroniikalla tarkoitetaan puheissa usein samaa asiaa. Kyse on venyville kalvoille rakennetusta älylaitteista, joiden avulla voidaan tehdä esimerkiksi puettavaa elektroniikkaa tai venyviä teollisuuden komponentteja, kuten sensoreita ja kaapeleita. Puettavalle elektroniikalle, toisin sanoen älyvaatteille, on povattu merkittävää globaalia kasvupotentiaalia, mutta vuosikymmenien kehityksestä huolimatta niiden käyttö ei ole arkipäiväistynyt.
–Teknologioiden erillinen kehittäminen jopa standardoinnin tasolla on rajoittanut ja hidastanut venyvän elektroniikan ja älyvaatteiden kehittämistä, diplomi-insinööri Teemu Salo kertoo.
Ratkaisuja kovan ja venyvän materiaalin yhdistämiseen
Venyvän elektroniikan rakenne koostuu kolmesta osa-alueesta: venyvästä alustasta, venyvistä johtimista ja kovista, mutta pienistä piirilevymoduuleista. Kun venyvää elektroniikkaa integroidaan esimerkiksi vaatteisiin, on sen rakenteen mukauduttava alustan liikkeisiin. Komponenttien materiaaleilla sekä valmistus- ja liittämismenetelmillä voidaan vaikuttaa siihen, ettei esimerkiksi älyvaatteen venyminen käytössä riko siihen integroidun elektroniikan rakenteita ja ominaisuuksia.
–Kokonaisuus on venyvä kovista piirilevymoduuleista huolimatta. Piirilevymoduulit on hajautettu alustalle saarekkeina ja yhdistetty sähköisesti venyvällä johdotuksella. Rakenteen haasteena on venymän epätasainen jakautuminen, mikä rikkoo rakenteen ennenaikaisesti. Venymisen hallitseminen paikallisesti on edellytys kestävälle venyvälle elektroniikalle ja älyvaatteille.
Salo perehtyy väitöstyössään venyvän elektroniikan valmistusmenetelmiin ja tutkii paikallisen venymisen hallintaa muokkaamalla piirilevymoduulien muotoa sekä 3D-tulostamalla venyvien johtimien tukirakenteita. Hän osoittaa, että 3D-tulostaminen sopii paitsi tukirakenteiden valmistukseen myös venyvien johtimien ja sensorien valmistukseen.
–Nykyisiä venyvän elektroniikan valmistusmenetelmiä ja 3D-tulostusta yhdistämällä voidaan tehdä hybridirakenteita, jotka mahdollistavat älykkäämpien ja kestävämpien seuraavan sukupolven puettavan elektroniikan sovellusten ja älyvaatteiden kehittämisen, Salo toteaa.
Väitöstilaisuus torstaina 28. maaliskuuta
Diplomi-insinööri Teemu Salon elektroniikan alaan kuuluva väitöskirja 3D Printing and Stretchable Electronics tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa kiirastorstaina 28. maaliskuuta 2024 kello 12 alkaen Hervannan kampuksella Tietotalon auditoriossa TB109 (osoite: Korkeakoulunkatu 1, Tampere).
Vastaväittäjänä toimii tutkimusprofessori Jussi Hiltunen (VTT). Kustoksena toimii professori Jukka Vanhala Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.