Ny ledende belægning kan frigøre fremtidens biometriske og bærbare teknologi

Et team af forskere fra College of Engineering ved Texas A&M University har udviklet en mekanisk robust ledende belægning, der kan opretholde ydeevnen under kraftig strækning og bøjning.

Strækbart, bøjelig og foldbar elektronik er afgørende for udviklingen af ​​nye teknologier som adaptive displays, kunstig hud, og biometriske og bærbare enheder. Dette præsenterer en unik udfordring ved at afbalancere elektronisk ydeevne og mekanisk fleksibilitet. Vanskeligheden ligger i at finde et materiale, der kan modstå en lang række deformationer, som at strække, bøjning og vridning, alt sammen med opretholdelse af elektrisk ledningsevne. Ud over udfordringen er behovet for, at denne ledningsevne kan konstrueres til en række forskellige overflader, såsom klud, fiber, glas eller plast.

Et samarbejde fra Artie McFerrin Department of Chemical Engineering og Department of Materials Science and Engineering ledet af Dr. Jodie Lutkenhaus, lektor og indehaver af William and Ruth Neely Faculty Fellowship, har løst dette problem gennem udviklingen af ​​en ny overflade-agnostisk strækbar, bøjelig og foldbar ledende belægning, åbner døren for en bred vifte af fleksibel elektronik.

To-dimensionelle metalcarbider (MXenes) blev valgt som hovedfokus for forskningen, da tidligere forskning har vist dem at have en metallisk-lignende ledningsevne. Den tidligere forskning på MXenes har primært fokuseret på materialerne i form af ark. Selvom disse ark har den ønskede ledningsevne, de er ikke strækbare, og deres integration i forskellige overflader er ikke blevet vist.

I stedet for at bruge MXene -ark, Texas A&M-forskergruppen skabte MXene-belægninger gennem den sekventielle adsorption af negativt ladede MXene-ark og positivt ladede polyelektrolytter ved hjælp af en vandig samlingsproces kendt som lag-for-lag (LbL) -samling (se billede 1-A). Resultaterne af denne proces, beskrevet i dybden i det seneste nummer af Videnskab fremskridt , demonstrere, at MXene-flerlagsbelægninger, der kan undergå stor mekanisk deformation, samtidig med at de opretholder et højt ledningsevne (se video). Teamet har også med succes deponeret MXene flerlagsbelægninger på fleksibelt polymerark, strækbare silikoner, nylonfiber, glas og silicium.