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新型柔性電路室溫下可自愈 被切斷后一分鐘可恢復通電

作者:王小龍 2015年08月27日 來源:科技日報 瀏覽量:
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經得起彎曲,耐得住折疊,被徹底剪斷后也能自行修復,且功能完好如初。美國科學家日前開發出一種在室溫下即可實現自愈的柔性電路,即便被完全切斷也能恢復原來的導電性。新成果有望在柔性電子產品、機器人、人工皮膚

   a)在被切成兩半后,導電超級凝膠不但能夠自我修復,還能承受住被鑷子從一側夾起來時自身的重量。b)凝膠電路能夠自行修復因反復折疊產生的裂痕。c)一個自我修復電路點亮了LED燈,在被彎曲、切斷和折疊后都能實現自我修復。

  經得起彎曲,耐得住折疊,被徹底剪斷后也能自行修復,且功能完好如初。美國科學家日前開發出一種在室溫下即可實現自愈的柔性電路,即便被完全切斷也能恢復原來的導電性。新成果有望在柔性電子產品、機器人、人工皮膚、仿生假體等領域獲得應用。

  這種電路由一種具有自愈功能的導電凝膠制成,具備高導電性、柔韌性并能在室溫下實現自愈。領導此項研究的美國得克薩斯大學奧斯汀分校助理教授余桂華(音譯)稱,這種特性與其兩種成分密切相關,它們分別是超分子凝膠(超級凝膠)和導電高分子水凝膠。這種組合策略能夠讓新材料同時具備兩種材料的物理和化學屬性。

  超級凝膠的高分子化學特征為新材料提供了自愈能力。作為一種超分子組裝材料,這種凝膠由大分子亞基而非單個分子組成。因尺寸和結構獨特,超級凝膠分子間的相互作用比普通材料要弱得多,而且這種相互作用還是可逆的,使其像“動態膠水”一樣,具備重新自我組裝的能力。而導電聚合物水凝膠則因其獨特的3D網絡結構,有助于提高新材料的導電性能。作為混合凝膠的骨干材料,水凝膠成分也增強了新材料的強度和彈性。當超級凝膠注入到水凝膠基質中后,超級凝膠會在新材料中形成第二個網絡結構,讓兩種材料看起來像是一個整體。

  研究人員證明,當混合凝膠電路被切斷后,一分鐘即可完成自我修復,恢復導電。即使在同樣的位置被切割多次,凝膠電路也能“滿血復活”。

  相關論文發表在最新一期《納米快報》雜志上。

  總編輯圈點

  不但要讓硬邦邦的電路板像普通衣服一樣穿在身上,還要使電路具有自我診斷、自我修復的“愈合”能力,或者說具有生物組織或器官那樣的“活”性,從而大大增強電子產品的安全性、可靠性和壽命,便是這項研究的意義所在。雖然本研究可能不會真正走向應用,但我們可以更好地理解類似材料的自愈甚至是成長機制,從而實現對材料結構的編程控制,真正找到具有完美功能的新材料,由此我想到了“變形金剛”。

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標簽:導電超級凝膠

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