Dehnbares Touchpad entwickelt

Berührungsempfindliches Hydrogel kann bis auf die zehnfache Größe gestreckt werden – Prototyp für flexible Elektronik
 Prototyp eines dehnbaren Touchpads, das sich leicht der Form des Unterarm anpasst.
Prototyp eines dehnbaren Touchpads, das sich leicht der Form des Unterarm anpasst.
© Chong-Chan Kim et al., AAAS, NUS
Seoul (Südkorea) - Prototypen von flexiblen Displays, die man sich um den Unterarm legen könnte, wurden bereits entwickelt. Nun ergänzten südkoreanische Forscher diese Technologie um ein dehnbares Touchpad, das die Position einer Fingerberührung genau registrieren konnte. In der Fachzeitschrift „Science“ beschreiben sie den Aufbau ihrer tastempfindlichen, elektronischen Haut, die sie aus einem wasserreichen Hydrogel fertigen konnten.

„Unser Touchpad kann teilweise bis auf die zehnfache Größe gedehnt werden ohne seine Funktionalität einzubüßen“, berichten Jeong-Yun Sun und seine Kollegen von der Seoul National University. Möglich wurde diese große Flexibilität mit einer dünnen, rechteckigen Schicht aus dem undurchsichtigen Kunststoff Polyacrylamid, das mit Wasser zu einem sogenannten Hydrogel aufgequollen wurde. Bis zu 98 Prozent des sichtbaren Lichts konnte durch dieses Material dringen. Zusätzlich lösten die Forscher in diesem Hydrogel Lithiumchlorid-Salz auf, um eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit zu erhalten.

Um dieses Material in ein berührungsempfindliches Touchpad zu verwandeln, schlossen sie an alle vier Ecken je eine Platinelektrode an. Über diese Kontakte setzten sie das Hydrogel unter eine homogene Spannung von einem Volt. Tippte man nun mit einem Finger auf das Touchpad, wurde es geerdet und es floss ein Strom. Abhängig von der Position des Fingers veränderte sich der Stromfluss auch an allen vier Elektroden. Wurde dort die Stromstärke mit einer Genauigkeit von einigen Nanoampere gemessen, konnte auf die Position des tastenden Fingers bis auf ein Zehntel Millimeter genau geschlossen werden. Diese Tastempfindlichkeit blieb auch beim starken Ausdehnen des Hydrogel erhalten.

Die Einsatzfähigkeit ihres Touchpads demonstrierten Sun und Kollegen in Kombination mit einem flachen, darunter gelegten Bildschirm. So ließen sich mit dem Finger einzelne Worte in einem Grafikprogramm schreiben, Figuren eines Schachspiels versetzen oder die Tasten einer virtuellen Klaviertastatur zielgenau drücken. Nach einiger Zeit und etwa 100 Dehnungen ließ die Empfindlichkeit des Touchpad jedoch etwas nach. Die Forscher begründeten dies mit der Verdunstung des im Kunststoff enthaltenen Wassers.

Dieses Touchpad ist von einer Marktreife allerdings noch weit entfernt. Zwar zeigte es sich nach vielen Dehnungen stabil, doch die Verdunstung des enthaltenen Wassers schränkt die Lebensdauer ein. Aber dieses Problem könnte in Zukunft mit einer geeigneten Verkapselung behoben werden. Zudem ist es nicht ausgeschlossen, dass auch flexible Touchpads bald mehrere Berührungen zugleich detektieren können, wie es bei den noch starren Bildschirmen heutiger Smartphones üblich ist.

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