新型電子材料可如橡皮筋般延展拉伸
2012-07-06
中國科技網訊 據物理學家組織網7月3日(北京時間)報道，由美國西北大學研究人員領導的一個國際聯(lián)合研究小組宣稱，他們開發(fā)出一種能夠像橡皮筋一樣延展拉伸的電子材料。這種材料就算被彎曲或拉伸到原始尺寸的200%也能夠正常工作，在醫(yī)療器械和消費電子設備制造等領域具有廣泛的應用價值。
對心臟病、高血壓、糖尿病等患者而言，定期去醫(yī)院查體幾乎已成為生活的一部分，這不僅費時費力也占用了大量醫(yī)療資源。早有科學家提出，可以設計一種可植入人體的微型醫(yī)療監(jiān)測設備，這樣既方便患者也方便醫(yī)生，若有狀況還能及時發(fā)現。但材料的問題成了阻礙該技術發(fā)展的一大障礙——目前的電子元件大都以硅為基礎，太過僵硬根本無法擔此重任。
該項目的領導者為美國西北大學環(huán)境工程與機械工程學教授黃永剛。為攻克這一難關，在過去的5年中，他和團隊開發(fā)出延展率能夠達到50%的電子元件，但在許多極具價值的應用需求前仍然捉襟見肘。其中一大挑戰(zhàn)便是由延伸所導致的電導率的嚴重損失。目前市場上由固體金屬制成的電路在進行延展時，不無例外地會遭遇這一難關。
新研究中，黃永剛團隊想出一種新方法解決這一難題。首先，他們用一種名為聚二甲基硅氧烷(PDMS)的聚合物造出一種多孔三維高分子材料，它能延展到自身原始尺寸的3倍。而后再將液態(tài)金屬(EGaIn)灌入高分子材料的孔中，這樣即便是進行高強度拉伸時，電流也不會發(fā)生中斷。借助這一方法，他們制造出這種同時具備高度可延展性與極佳導電性能的材料。
黃永剛說：“該技術的關鍵是多孔聚合物和液態(tài)金屬的結合，通過這一方法我們成功地讓這種材料實現了200%延展。有了這種材料，制造出像橡皮筋一樣延展的電子設備將成為可能。”
參與這項研究的還有來自韓國高等科學技術研究院、中國大連理工大學以及美國伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校的科學家。相關論文發(fā)表在6月26日出版的《自然·通訊》上。
總編輯圈點
像肉體一樣柔軟的電子元件，是科幻電影中未來機器人的“標配”，但現實中遲遲沒有對應物。本次美、韓、中三國科學家聯(lián)手開發(fā)的新材料，結合了高分子材料和液態(tài)金屬的奇異性質，終于把“有智慧的人造肉體”帶到人間。它好比一塊任人揉捏的高級“橡皮泥”。估計在不遠的未來，“硬件”這個詞會顯得越發(fā)過時——電腦將不再是一堆大小立方體的嵌套，而變得“機無定形”，變成人們想要它變成的樣子。
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