作者:任志锋等 来源:PNAS 发布时间:2015/9/29 8:19:06
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新型透明电导体可像橡皮筋一样拉伸

 

美国休斯敦大学教授、著名华裔纳米材料专家任志锋领导的一个研究团队,最近开发出一种可像橡皮筋一样循环拉伸而不改变性能的透明电导体。这项成果在柔性电子学和人体可植入设备等领域有着广泛应用。

据美国《国家科学院学报》9月21日发表的研究论文,任志锋团队利用自己创造的“纳米晶界加工法”,制备出渔网状、弯曲、宽度精确可控的金属纳米线网络结构,然后将其黏附到由聚二甲基矽氧烷制成的柔性衬底,制成可拉伸、无疲劳特性的透明电导体。

任志锋告诉新华社记者,在试验测试中,这个电导体实现了4倍拉伸,此时还具有与商业化的氧化铟锡透明导电膜相当的导电和透明性能。总体而言,该电导体能在拉伸2.5倍多达5万个循环后,电阻、透光率和结构基本上保持不变。“这就是说,该电导体能像橡皮筋一样被拉伸,且一直保持良好的导电性和透明性。”

任志锋说,疲劳是金属材料的死敌,通常金属材料在很小的形变下(例如1%)拉伸数千个循环就会断裂失效。他们的可拉伸透明电导体解决了疲劳问题,一个原因是该电导体的金纳米网络本身就具有很好的拉伸性能,另外他们发现调节金属网络和其衬底之间的黏附力,也能有效地提高拉伸性能和消除应变疲劳问题。

这种电导体可应用于可拉伸的发光二极管或可拉伸的太阳能电池中,但任志锋说,他们更希望能用于可植入人体内部的电极,因为该电导体具有良好的生物相容性以及渗透性,植入人体不会使电极周围的组织发生炎性反应。

他举例说,心脏和动脉血管处于周期性的搏动中,这种搏动会产生较大的应变。由于人体组织器官和常规金属电极力学性能不匹配,人们很难在这种搏动的器官表面安置电极。而他们的金纳米网络具有极佳的柔性,能实现和人体组织器官的力学匹配,同时它良好的无疲劳特性能满足心脏等搏动器官长时间周期性形变的需求(来源:中国科学报 林小春)

 
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