Väitös: itsekorjautuva ja venyvä elektroniikka avaa uusia mahdollisuuksia tulevaisuuden laitteille

Tällaisia ratkaisuja hyödynnetään esimerkiksi pehmeässä robotiikassa, puettavassa elektroniikassa sekä bioelektronisissa sovelluksissa, jotka voivat kiinnittyä suoraan ihoon tai kudoksiin. Erityisen kiinnostava kehityssuunta on itsekorjautuvuus: tulevaisuudessa laitteet eivät rikkoudu pysyvästi, vaan pystyvät korjaamaan itseään ja jatkamaan toimintaansa vaurioiden jälkeen.

 

Väitöstutkimuksessaan Ahmed Albeltagi kehitti pehmeisiin ja venyviin materiaaleihin perustuvaa elektroniikkaa, joka toimii luotettavasti myös venytettyinä ja kosteissa olosuhteissa. Keskeinen läpimurto oli spontaanisti itsekorjautuvan ja sähköä johtavan nestemetallielastomeerin (ECLME) kehittäminen. Kyseinen materiaali yhdistää venyvyyden, sähkönjohtavuuden ja kyvyn palautua vaurioista itsestään.

Materiaalin avulla voidaan toteuttaa sähköisiä johdotuksia ja komponentteja viestintään, mittaukseen ja signaalinsiirtoon, samalla yksinkertaistaen merkittävästi elektroniikan valmistusta ja kokoonpanoa.

Tutkimuksessa valmistettiin myös kokonaisia toimivia prototyyppejä hyödyntäen kehitettyjä materiaaleja.

“Rakensimme useita toimivia itsekorjautuvia laitteita, kuten LED‑näyttöjä, paristolla toimivia LED‑ratkaisuja, RF-siirtolinjoja sekä UHF RFID ‑antenneja. Lisäksi materiaalien itsekiinnittyvyys mahdollistaa komponenttien liittämisen ilman erillisiä liimoja, mikä yksinkertaistaa valmistusta merkittävästi,” kertoo väitöskirjatutkija diplomi-insinööri Ahmed Albeltagi.

Laitteita testattiin erilaisissa olosuhteissa, kuten toistuvassa venytyksessä sekä vaurioittamisen ja itsekorjautumisen jälkeen. Tulokset osoittavat materiaalien olevan erittäin lupaavia tulevaisuuden elektroniikassa.

“Tulosten perusteella materiaalit soveltuvat erityisen hyvin puettavaan elektroniikkaan, pehmeään robotiikkaan sekä sovelluksiin, joissa laitteet ovat vuorovaikutuksessa ihmisen kehon kanssa. Samalla näemme, että lisätutkimusta tarvitaan vielä materiaalien, rakenteiden ja toimintojen välisen vuorovaikutuksen ymmärtämiseksi,” sanoo työtä ohjannut dosentti Jari Hannu Oulun yliopiston mikroelektroniikan tutkimusyksiköstä.

Itsekorjautuvat materiaalit voivat tulevaisuudessa vähentää elektroniikkajätettä ja pidentää laitteiden käyttöikää merkittävästi. Kehitetty teknologia tarjoaa uusia mahdollisuuksia rakentaa entistä kestävämpiä, luotettavampia ja ympäristön kannalta parempia ratkaisuja nopeasti kasvavalle elektroniikan alalle.

Diplomi-insinööri Ahmed Albeltagi väittelee Oulun yliopistossa maanantaina 8.6. klo 12 alkaen otsikolla Pehmeät materiaalit venyviin ja itsekorjautuviin elektronisiin sovelluksiin. Väitöstilaisuutta voi seurata myös etänä.

Polaaristen dielektrimateriaalien kansainvälinen konferenssi Oulussa

Eurooppalainen polaaristen dielektristen materiaalien sovelluksiin keskittyvä konferenssi ECAPD 2026 on parhaillaan menossa Oulun yliopistossa (7.–10.6.). Tapahtuma kokoaa yhteen tutkijoita, insinöörejä ja teollisuuden asiantuntijoita eri puolilta maailmaa jakamaan uusinta tutkimustietoa ja keskustelemaan alan tulevaisuudesta.

Konferenssin teemana on Next-generation polar dielectricians, ja se korostaa erityisesti nuorten tutkijoiden roolia alan kehityksessä. Ohjelma sisältää luentoja, esityksiä, työpajoja ja posterisessioita, joissa käsitellään polaaristen dielektristen materiaalien ominaisuuksia, sovelluksia ja uusia teknologioita. Tapahtuma tarjoaa myös mahdollisuuden kansainväliseen verkostoitumiseen ja yhteistyön rakentamiseen.