Gør ledere strækbare ved at bruge flere lag arrangeret i en gradient

Et team af forskere tilknyttet flere institutioner i Republikken Korea og USA har udviklet et middel til at skabe en ny slags strækbar leder. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , gruppen beskriver deres proces og de dirigenter, de lavede, og resultaterne af test med et batteri.

I løbet af de sidste mange år, medicinske forskere har undersøgt muligheden for at bruge flere typer bærbare eller endda indsættelige enheder til at overvåge eller regulere kropslige processer. Mens de har gjort fremskridt, meget mere kunne gøres, hvis elektronikken var strækbar og/eller bøjelig. En af vejene for skabelsen af ​​sådanne enheder er den udfordring, ingeniører står over for, da de balancerer elektrisk forbindelse og strækbarhed - typisk, jo mere en leder kan strækkes, jo mindre ledende er den. I denne nye indsats, forskerne har fundet en måde at omgå dette problem.

Forskerne skabte en leder med flere lag af varierende koncentrationer af nanopartikler. Lagene bestod af film lavet af polyurethan med en positiv ladning og guldnanopartikler, der var negativt ladede - alt sammen arrangeret i en gradient. Ved at bruge forskellige forhold - 90 vægtprocent i bunden og toppen, vægte på 50 eller 85 procent imellem - holdet var i stand til at sikre ledningsevne, da materialet blev strakt. Et nærmere kig viste, at nanopartiklerne selvorganiserede sig i afstemte baner, mens materialet blev strakt, hvilket stod for den fortsatte ledningsevne.

Test viste, at materialet var i stand til at opretholde ledningsevne ved belastninger på op til 300 procent. Men for at se, hvordan det fungerede i en rigtig live-applikation, forskerne lavede en af ​​deres ledere til en elektrode og anvendte den på et lithium-ion-batteri. Målinger af dens ydeevne viste, at den var inden for det nødvendige område til brug i enheder fra den virkelige verden - og den viste sig i stand til at fortsætte med at arbejde med 90 procent af den oprindelige kapacitet efter at være blevet kørt gennem 1000 cyklusser.

Der skal udføres flere test med lederne, men forskerne er optimistiske om, at deres materiale vil vise sig nyttigt til udvikling af medicinsk udstyr og strækbare batterier – og måske enheder, der gør brug af begge applikationer.

© 2019 Science X Network