Представьте себе экран, который сгибается от вашего прикосновения, растягивается на вашем запястье или легко сгибается, когда вы складываете его в карман — и все это без потери кристальной четкости. В течение многих лет растягивающиеся дисплеи пользовались спросом в технологической отрасли. Но у них также есть ахиллесова пята: в тот момент, когда их тянут или скручивают, изображения на них начинают деформироваться и искажаться.

Теперь группа исследователей из Южной Кореи незаметно решила эту проблему. Они создали растягивающийся дисплей, который сохраняет качество изображения. Даже при сильном растяжении — а точнее на 25 % — он сохраняет идеальное качество изображения. После расширения и сжатия 5000 раз при растяжении на 15% он отказывается прогибаться под давлением. По словам ученых, это прорыв, который, наконец, может проложить путь к коммерческим устройствам, которые сгибаются и скручиваются, как человеческая кожа, но работают с точностью экрана смартфона.

Новый вид гибкости

Растягивающиеся экраны часто изготавливаются из высокоэластичных материалов, известных как эластомеры. Однако у этих эластичных полимеров есть проблема: они растягиваются, и пока одно направление расширяется, другое сжимается, создавая то неприятное искажение, которое искажает изображения, как забавные зеркала.

Но эта новая разработка, возглавляемая профессором Пён Су Пэ из KAIST (Корейский институт передовых наук и технологий), представляет нечто иное. Вместо использования обычных материалов команда Бэ обратилась к конструкции, которая бросает вызов обычным законам растяжения. Он основан на так называемом «отрицательном коэффициенте Пуассона» — физическом свойстве, которое позволяет материалу растягиваться во всех направлениях одновременно.

«В растягивающихся дисплеях предотвращение искажения изображения всегда было основной задачей», — объяснил Бэ. «Ауксетические структуры с отрицательным коэффициентом Пуассона могут решить эту проблему, но они всегда сталкивались с проблемами из-за нестабильности». Ауксетические материалы, говоря простым языком, делают невозможное: тянут их в одну сторону, а они расширяются и в другую. Но исторически в этих конструкциях было слишком много щелей, что делало их нестабильными для такой деликатной выставки, как экспозиция.

Ключевым моментом, как обнаружила команда Бэ, было плавное объединение этих ауксетических структур в плоскую, гладкую поверхность.

Расширение границ дизайна

Исследователи начали с внедрения в эластомер ультратонких стеклянных волокон, каждое из которых составляет всего лишь четверть толщины человеческого волоса. Эти волокна, переплетенные с ауксетичной структурой, образовывали прочный скелет, который мог равномерно расширяться во всех направлениях. Заполнив оставшиеся зазоры эластомерным материалом, они получили плоскую, стабильную пленку, которая не деформировалась, не скручивалась и не рвалась.

Но самое примечательное то, что этот дисплей не просто растягивается. Он сохраняет свою форму, целостность и, что особенно важно, качество изображения благодаря беспрецедентному коэффициенту Пуассона материала -1. Это теоретический предел, означающий, что исследователи смогли выжать все из своего материала.

«Ожидается, что результаты этого исследования значительно ускорят коммерциализацию, — сказал Бэ, — благодаря приложениям с растягивающимися дисплеями высокого разрешения и без искажений».

И вместе с этим открывается новый мир возможностей. Перспективы портативных технологий — умных часов, которые изгибаются вокруг вашего запястья, складных телефонов, гибких медицинских устройств — вдруг кажутся близкими, как никогда.

Результаты появились в журнале Природные коммуникации .