亚洲大学开发“ 질경이”灵感展开式电子装置

by Lim Chunhan

Published 18 Feb.2025 19:16(KST)

折叠状态下导电性与耐久性实现革命性提升

亚洲大学研究团队开发出一种即使反复揉搓也能保持导电性的“可展开电子器件”新材料。其核心在于从即使被频繁踩踏也能存活的车前草叶脉结构中获得灵感，利用高强度纤维“凯夫拉（Kevlar）”加以实现。

自左起为 Han Seungyong、Kang Daesik、Ko Jesung 亚洲大学教授。＜图片由亚洲大学提供＞

亚洲大学18日表示，机械工程系仿生实验室研究团队（Han Seungyong·Kang Daesik·Ko Jesung教授）采用高强度纤维，开发出一种同时具备导电性和耐久性的可展开电子器件。

本次研究成果刊登在全球期刊《Science Advances》1月号上。作为共同第一作者，Hong Insik·Noh Yeonuk博士以及Cho Junggwang硕士研究生参与了研究。

可展开电子器件是一种为最大化空间利用率而设计的设备，平时处于折叠或揉皱状态保存，需要时再展开使用。包括折叠屏智能手机在内，在航天产业、生物传感器等多个领域具有较高的应用价值。但因反复折叠产生的机械疲劳和导电性下降，仍是该领域面临的主要技术难题。

研究团队为解决这一问题，参考了以强大生命力著称的车前草叶脉结构。车前草叶脉具有抗外部压力和高弹性的特征。研究人员模仿这一特性，将凯夫拉纤维应用于电子复合材料中。

此外，研究团队还引入中性面理论（Neutral Plane Theory）和变形工程（Deformation Engineering）方法，提高材料的稳定性。结果表明，新材料在经历75万次以上反复揉搓和折叠后依然能够保持性能，并可承受相当于自身重量6667倍以上的载荷。与现有材料相比，其抗折叠性能提高了15倍，拉伸强度提高了2倍以上。

为验证所开发材料的性能，研究团队开展了将其应用于内置气球式传感器的可展开抓取器（Gripper）的实验。实验结果显示，即使在反复折叠与展开的情况下，传感器对温度、压力、接近度等数据的测量仍与初始状态保持在同一水平。此外，基于增强的拉伸强度，其稳定抓取物体的功能也得到了验证。

本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团的资助下完成。亚洲大学机械工程系仿生实验室持续开展将自然生命体的结构与原理工程化实现的相关研究。

此前，该研究团队已开发出：模仿蜘蛛足部感知功能的医疗传感器、应用睡眠生物运动特性的机器人、从蛹中蝴蝶翅膀获得灵感的自展开显示技术等。

本次研究成果同样有望应用于下一代显示、航天航空、生物传感器等多种尖端产业，因而备受关注。