Kobber skinner som fleksibel leder

Bøj dem, stræk dem, vride dem, fold dem:moderne materialer, der er lette, fleksibel og meget ledende har ekstraordinært teknologisk potentiale, enten som kunstig hud eller elektronisk papir.

At gøre sådanne koncepter overkommelige nok til generel brug er fortsat en udfordring, men en ny måde at arbejde med kobber nanotråde og en PVA "nano lim" kunne være en game-changer.

Tidligere succes inden for ultralette "aerogel monolitter" har i vid udstrækning været afhængig af brugen af ​​ædle guld og sølv nanotråde.

Ved i stedet at vende sig til kobber, både rigeligt og billigt, forskere ved Monash University og Melbourne Center for Nanofabrication har udviklet en måde at gøre fleksible ledere omkostningseffektive nok til kommerciel anvendelse.

"Airgel -monolitter er som køkkensvampe, men vores er lavet af ultrafine kobber -nanotråde, ved hjælp af en fremstillingsproces kaldet frysetørring, "sagde lederforsker lektor Wenlong Cheng, fra Monash Universitys Institut for Kemiteknik.

"Kobber aerogel monolitterne er ledende og kan yderligere indlejres i polymere elastomerer - ekstremt fleksible, strækbare materialer – for at opnå ledende gummier."

På trods af sin ledningsevne, kobbers tendens til oxidation og den dårlige mekaniske stabilitet af kobber -nanotråd -aerogelmonolitter betyder, at dets potentiale stort set har været uudforsket.

Forskerne fandt ud af, at tilsætning af en spormængde af poly(vinylalkohol) (PVA) til deres aerogeler væsentligt forbedrede deres mekaniske styrke og robusthed uden at forringe deres ledningsevne.

Hvad mere er, når PVA blev inkluderet, aerogelerne kunne bruges til at fremstille elektrisk ledende gummimaterialer uden behov for forudgående ledninger. Omformning var også let.

"De ledende gummier kunne formes i vilkårlig 1D, 2D- og 3D-former blot ved at skære, samtidig med at ledningsevnen bevares, " sagde lektor Cheng.

Alsidigheden strækker sig til graden af ​​konduktivitet. "Ledningsevnen kan indstilles ved blot at justere belastningen af ​​kobber -nanotråde, " sagde han. "En lav belastning af nanotråde ville være passende for en tryksensor, mens en høj belastning er egnet til en strækbar leder."

Overkommelige versioner af disse materialer åbner mulighed for brug i en række nye generationers koncepter:fra hudproteser til elektronisk papir, til implanterbart medicinsk udstyr og til fleksible displays og touchskærme.

De kan bruges i gummilignende elektroniske enheder, der, i modsætning til papirlignende elektroniske enheder, kan strække såvel som bøje. De kan også fastgøres til topologisk komplekse buede overflader, tjener som ægte hudlignende sanseapparater, Lektor Cheng sagde.

I deres rapport, udgivet for nylig i ACS Nano , forskerne bemærkede, at enheder, der brugte deres kobberbaserede aerogeler, ikke var helt så følsomme som dem, der brugte guld nanotråde, men havde mange andre fordele, især deres billige materialer, enklere og billigere behandling, og stor alsidighed.