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科学家们创造出“橡胶带电子产品”

已有 4915 次阅读 2012-7-3 17:56 |个人分类:新科技|系统分类:博客资讯| 电子产品, 橡胶带, 伸缩性

       

ScienceDaily (科学日报)201272报道了韩国科技高级研究院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)、美国西北大学机械工程系以及土木与环境工程系、大连理工大学工业设备结构分析国家重点实验室、美国伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的科研人员合作完成了橡胶带电子产品的研发,有可能实现对于患有心脏病或者其他疾病的患者,实现实时监控,无论患者是在医院、还是在家里、办公室甚至是在车上都可以进行监控。科学家预测:当医疗监视设备无缝集成于人体之时,就可以跟踪病人的生命体征,并将其及时发送给患者的主治医生,就像患者处于重症监护室一样,24h有人护理。但是,阻碍这项技术发展的主要障碍就是因为电子产品太硬了。

McCormick工程学院(McCormick School of Engineering)的研究人员与来自美国和其他国家的科研人员合作,最近已经开发出了一种可使电子产品弯曲和拉伸,拉伸可以达到超过原有大小的200%,比目前的现有水平大4倍,其关键就是多孔聚合物和液态金属的组合。其实这项研究成果,2012626已经在“Nature Communications”杂志网站公布。(Junyong Park, Shuodao Wang, Ming Li, Changui Ahn, Jerome K. Hyun, Dong Seok Kim, Do Kyung Kim, John A. Rogers, Yonggang Huang, Seokwoo Jeon. Three-dimensional nanonetworks for giant stretchability in dielectrics and conductors. Nature Communications, 2012; 3: 916 DOI: 10.1038/ncomms1929

在过去的5年中,美国西北大学土木与环境工程系黄永刚(Yonggang HUANG音译)教授和伊利诺斯大学的合作者已经开发出具有大约50%的拉伸性的电子产品,但对于很多应用而言,50%的伸缩性显然是不够高的,因为许多潜在的应用则需要一个能够像橡胶一样伸展的产品。这些研究人员面临的一个挑战就是克服可伸缩电子设备中的导电性损失。

电路由当今市场上销售的仅仅可以少量伸缩的固体金属构成,但是当其延伸是,其导电性会骤然下降100倍。这种导电性的损失实际上就是可伸缩的电子产品之关键。黄永刚的研究团队已经找到了一种攻克此类挑战的良策妙计。首先,他们使用高分子材料PDMS(聚二甲基硅氧烷,即poly(dimethylsiloxane))创造了一种多孔三维结构,PDMS伸缩度可以达到原来大小的3倍。然后他们把液态金属(EGaIn)置于小孔,允许电流保持恒定,即使当该材料过度拉伸时电流仍然保持不变。因此这种材料必须具备高度的可伸缩性特征,同时也必须具备良好的导电性。在多孔聚合物中,通过与一种液态金属相结合,可以达到200%的拉伸性,一旦此技术达到目标,任何电子产品都可以表现得像一个橡皮带。美国西北大学的研究生王寿道(Shuodao Wang音译)也是发表在“Nature Communications”杂志网站论文的合作者之一。

ncomms1929-s1.pdf



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