Integrasi sirkuit elektronik berkinerja tinggi ke permukaan tiga dimensi (3D) yang tidak beraturan telah lama menjadi hambatan signifikan dalam dunia teknologi. Bayangkan helm, panel kendaraan yang melengkung, atau bahkan sendi buatan; menempelkan komponen elektronik padanya dengan presisi tinggi adalah tantangan yang kompleks dan membutuhkan solusi inovatif.
Namun, sebuah tim peneliti gabungan dari Tiongkok telah berhasil mengatasi kendala tersebut. Mereka memperkenalkan terobosan revolusioner: sirkuit elektronik canggih yang mampu menempel erat pada objek 3D setelah dipanaskan dengan udara hangat atau air, layaknya lapisan pembungkus tipis.
Terobosan Baru dalam Elektronika Fleksibel
Penemuan signifikan ini datang dari kolaborasi antara Universitas Tianjin dan Universitas Tsinghua. Para peneliti mengembangkan strategi inovatif untuk menciptakan elektronika fleksibel menggunakan sirkuit logam cair yang dikombinasikan dengan film termoplastik khusus.
Baca Juga
Hasil penelitian mereka yang menjanjikan ini secara resmi dipublikasikan pada Senin (12/1) dalam jurnal ilmiah bergengsi, Nature Electronics. Publikasi ini menandai langkah maju yang besar dalam pengembangan perangkat elektronik yang lebih adaptif dan serbaguna.
Mengatasi Hambatan Presisi dan Kesesuaian
Selama bertahun-tahun, kesulitan utama dalam menempelkan sirkuit pada permukaan melengkung berkisar pada rendahnya presisi dan buruknya kesesuaian. Metode konvensional seringkali gagal menciptakan kontak yang sempurna, yang dapat mengganggu kinerja sirkuit atau bahkan menyebabkan kerusakan.
Untuk mengatasi masalah krusial ini, tim peneliti mengadopsi pendekatan yang tidak konvensional. Mereka menggunakan film termoplastik biasa sebagai substrat, sebuah material yang secara inheren memiliki kemampuan menyusut saat dipanaskan, memungkinkan lapisan yang rapat pada berbagai bentuk objek.
Strategi Inovatif: Logam Semimurni dan Film Termoplastik
Kunci keberhasilan pendekatan ini terletak pada dua elemen utama. Pertama, penggunaan film termoplastik sebagai dasar yang dapat beradaptasi. Kedua, pengembangan material logam semimurni yang berfungsi sebagai sirkuit.
Logam semimurni ini memiliki dua karakteristik vital: konduktivitas listrik yang tinggi dan fluiditas yang baik. Fluiditas inilah yang mencegah sirkuit retak atau putus ketika film substrat mengalami penyusutan dan perubahan bentuk.
Proses Pencetakan dan Adaptasi
Proses pembuatannya dimulai dengan “mencetak” sirkuit pada lapisan film datar menggunakan teknik pencetakan khusus yang dikembangkan secara mandiri oleh tim. Ini memungkinkan presisi tinggi dalam penempatan sirkuit awal.
Setelah pencetakan, sirkuit datar ini kemudian diolah. Proses pengolahan melibatkan paparan udara atau air hangat pada suhu sekitar 70 derajat Celsius. Paparan panas ini memicu film termoplastik untuk menyusut.
Secara menakjubkan, sirkuit datar tersebut dengan cepat beradaptasi dan mengikuti bentuk target apa pun. Entah itu objek sederhana seperti sebutir apel, struktur kompleks seperti sayap pesawat, atau bahkan bagian tubuh yang bergerak seperti jari tangan.
Aplikasi Revolusioner dalam Kecerdasan Berwujud
Potensi teknologi ini sangat luas, terutama dalam bidang kecerdasan berwujud atau “embodied intelligence.” Dalam konteks ini, robot dapat dilengkapi dengan sensor yang memungkinkan mereka merasakan lingkungan fisik secara lebih intuitif.
Tim peneliti telah berhasil menerapkan teknologi ini untuk menciptakan susunan sensor taktil khusus pada lengan dan kepala robot. Hal ini secara efektif memberikan robot “kulit elektronik” yang sangat sensitif, memungkinkan mereka untuk berinteraksi dengan dunia fisik dengan cara yang lebih canggih.
Selain itu, mereka juga mengembangkan “sarung tangan pintar” yang terintegrasi dengan sensor tekanan dan suhu. Sarung tangan ini memungkinkan robot untuk tidak hanya memanipulasi objek tetapi juga mengenali karakteristiknya melalui sentuhan, membuka jalan bagi kemampuan robotik yang lebih adaptif.
Potensi Penerapan di Berbagai Industri
“Potensi penerapannya dapat meluas ke berbagai industri,” tegas Jiang Chengjie, penulis utama penelitian yang juga merupakan peneliti dari Universitas Tianjin. Pernyataan ini menggarisbawahi dampak transformatif yang bisa dibawa oleh penemuan ini.
Di sektor kedirgantaraan, misalnya, sirkuit pemanas khusus dapat diintegrasikan langsung ke sayap pesawat. Ini akan memungkinkan proses pembersihan lapisan es (de-icing) yang jauh lebih efisien dan andal, meningkatkan keamanan penerbangan.
Dalam bidang perawatan kesehatan, teknologi ini menawarkan kemungkinan pemantauan kesehatan yang nyaman dan presisi. Perban pintar yang dilengkapi dengan sirkuit ini dapat terus-menerus memantau kondisi pasien atau luka, memberikan data vital secara real-time dan terintegrasi, yang dapat merevolusi perawatan medis portabel.
Kemampuan sirkuit ini untuk beradaptasi dengan permukaan 3D yang kompleks membuka pintu bagi era baru perangkat elektronik yang tidak hanya fleksibel, tetapi juga “terintegrasi” secara mulus ke dalam kehidupan sehari-hari dan berbagai sistem canggih.
