Nyt nanomateriale giver løfte i bøjeligt, bærbare elektroniske enheder

En ultratynd film, der er både gennemsigtig og stærkt ledende over for elektrisk strøm, er blevet fremstillet ved en billig og enkel metode udviklet af et internationalt hold af nanomaterialeforskere fra University of Illinois i Chicago og Korea University.

Filmen - faktisk en måtte af sammenfiltret nanofiber, elektropletteret for at danne en "selv-forbindende kobber nano-kyllingetråd" - er også bøjelig og strækbar, tilbyder potentielle applikationer i roll-up berøringsskærme, bærbar elektronik, fleksible solceller og elektronisk hud.

Fundet er rapporteret i 13. juni-udgaven af Avancerede materialer .

"Det er vigtigt, men svært, at lave materialer, der er både gennemsigtige og ledende, " siger Alexander Yarin, UIC Distinguished Professor of Mechanical Engineering, en af ​​to tilsvarende forfattere på publikationen.

Den nye film etablerer en "verdensrekord kombination af høj gennemsigtighed og lav elektrisk modstand, " sidstnævnte mindst 10 gange større end den tidligere eksisterende rekord, sagde Sam Yoon, som også er en tilsvarende forfatter og professor i maskinteknik ved Korea University.

Filmen bevarer også sine egenskaber efter gentagne cyklusser med kraftig strækning eller bøjning, Yarin sagde - en vigtig egenskab for berøringsskærme eller wearables.

Fremstillingen begynder med elektrospinning af en nanofibermåtte af polyacrylonitril, eller PAN, hvis fibre er omkring en hundrededel af diameteren af ​​et menneskehår. Fiberen skyder ud som en hastigt rullende nudel, som, når den afsættes på en overflade, skærer sig selv en million gange, sagde Yarin.

"Nanofiberen spinder ud i en spiralkegle, men danner fraktale løkker under flugten, " sagde Yarin. "Sløjferne har løkker, så den bliver meget lang og meget tynd."

Den nøgne PAN-polymer leder ikke, så det skal først sprøjtes med et metal for at tiltrække metalioner. Fiberen galvaniseres derefter med kobber eller sølv, nikkel eller guld.

Elektrospinningen og galvaniseringen har begge relativt høj kapacitet, kommercielt levedygtige processer, der kun tager nogle få sekunder hver, ifølge forskerne.

"Vi kan derefter tage de metalbelagte fibre og overføre til enhver overflade - huden på hånden, et blad, eller glas, " sagde Yarin. En yderligere anvendelse kan være som en nano-tekstureret overflade, der dramatisk øger køleeffektiviteten.

Yoon sagde, at "selvfusionen" ved galvanisering ved fiberforbindelserne "dramatisk reducerede kontaktmodstanden." Yarin bemærkede, at de metalbelagte forbindelser lettede perkolering af den elektriske strøm - og også tegner sig for nanomaterialets fysiske elasticitet.

"Men det meste af det er huller, " han sagde, hvilket gør det 92 procent gennemsigtigt. "Du ser det ikke."