Forskere udtænker nye midler til at skabe elastiske ledere

Forskere fra North Carolina State University har udviklet en ny metode til at skabe elastiske ledere lavet af kulstof nanorør, som vil bidrage til storstilet produktion af materialet til brug i en ny generation af elastiske elektroniske enheder.

"Vi er optimistiske med hensyn til, at denne nye tilgang kan føre til storstilet produktion af strækbare ledere, som derefter ville fremskynde forskning og udvikling af elastiske elektroniske enheder, " siger Dr. Yong Zhu, en assisterende professor i mekanisk og rumfartsteknik ved NC State, og hovedforfatter af et papir, der beskriver den nye teknik.

Strækbare elektroniske enheder ville være både mere modstandsdygtige og i stand til at tilpasse sig forskellige former. Potentielle applikationer omfatter enheder, der kan inkorporeres i tøj, implanterbart medicinsk udstyr, og sensorer, der kan strækkes over ubemandede luftfartøjer.

For at udvikle denne strækbare elektronik, man skal skabe ledere, der er elastiske og pålideligt vil transmittere elektriske signaler, uanset om de strækkes.

En måde at gøre ledende materialer mere elastiske på er at "spænde" dem. Zhus nye metode spænder kulstofnanorør på underlagets plan. Tænk på nanorørene som danner snoede linjer på et stykke papir, snarere end en harmonikaform, der går op og ned, hvor kun de nederste dele rører ved papirarket. Zhu's team brugte carbon nanorør, fordi de er robuste, stabil, fremragende ledere og kan justeres til bånd.

Den nye proces begynder med at placere justerede kulstofnanorør på et elastisk substrat ved hjælp af en transfertrykproces. Underlaget strækkes derefter, som adskiller nanorørene, mens de bevarer deres parallelle justering.

Påfaldende nok, når underlaget er afslappet, nanorørene vender ikke tilbage til deres oprindelige positioner. I stedet, nanorørene spænder – skaber, hvad der ligner en samling parallelle snoede linjer på en flad overflade.

Kulstofnanorørene er nu elastiske – de kan strækkes – men de har bevaret deres elektriske egenskaber.

Den vigtigste fordel ved denne nye metode er, at den vil gøre fremstillingen af ​​elastiske ledere væsentligt mere effektiv, fordi kulstofnanorørene kan påføres før underlaget strækkes. Dette er kompatibelt med eksisterende fremstillingsprocesser. "For eksempel, rulle-til-rulle printteknikker kunne tilpasses for at drage fordel af vores nye metode, " siger Zhu.

Et papir, der beskriver den nye tilgang, "Knækning af justerede kulstofnanorør som strækbare ledere:En ny fremstillingsstrategi, " blev offentliggjort online 23. januar i Avancerede materialer . Avisen var medforfatter af Feng Xu, en ph.d. studerende ved NC State. Forskningen blev finansieret af National Science Foundation.

I et andet nyt blad, Zhus team har for første gang demonstreret, at kulstof nanorør kan spændes ved hjælp af en teknik, hvor det elastiske substrat strækkes, før nanorørene påføres. Substratet er derefter afslappet, tvinger nanorørene til at spænde ud af planet. Nanorørene danner et bånd, der krummer op og ned som bælgen på en harmonika. Denne anden teknik er blevet brugt før med andre materialer. Dette andet papir, "Bølgede bånd af carbon -nanorør til strækbare ledere, " blev udgivet 19. januar i Avancerede funktionelle materialer .