Vidunderligt materiale? Ny nanorørstruktur styrker tynde film til fleksibel elektronik

I et gennembrud, der kunne revolutionere området for fleksibel elektronik, har forskere ved University of California, Berkeley, udviklet en ny nanorørstruktur, der markant forbedrer styrken og holdbarheden af ​​tynde film. Denne opdagelse åbner op for nye muligheder for at skabe foldbare enheder, bærbar teknologi og andre applikationer, der kræver bøjelig elektronik.

Traditionelle tynde film, der bruges i fleksibel elektronik, er tilbøjelige til at revne og rive på grund af deres iboende skrøbelighed. Denne begrænsning har forhindret den udbredte anvendelse af fleksibel elektronik i enheder, der oplever gentagne bøjninger og bøjninger. For at løse denne udfordring fokuserede Berkeley-forskerne på at skabe et materiale, der kunne modstå disse mekaniske belastninger uden at gå på kompromis med dets elektriske.

Holdet, ledet af professor Lihua Jin og kandidatstuderende Yuxuan Lin, hentede inspiration fra kulstofnanorørs enestående styrke. Carbon nanorør er cylindriske strukturer sammensat af sammenrullede grafenplader og er kendt for deres høje trækstyrke og elektriske ledningsevne. Det har imidlertid vist sig vanskeligt at inkorporere kulstofnanorør i tynde film på grund af deres tendens til at aggregere og danne bundter, hvilket kan forstyrre filmens ensartethed og 性能.

For at overvinde denne hindring udtænkte forskerne en unik tilgang til at syntetisere kulstofnanorør direkte i den tynde film. Ved at kontrollere vækstbetingelserne var de i stand til at skabe et netværk af vertikalt justerede kulstofnanorør, der er ensartet spredt gennem filmen. Denne nye nanorørstruktur fungerer som et forstærkende stillads, der betydeligt增强了薄膜的机械性能。

De eksperimentelle resultater viste, at de nanorør-forstærkede tynde film udviste bemærkelsesværdig sejhed og fleksibilitet. Sammenlignet med konventionelle tynde film viste disse forstærkede film en seks gange stigning i rivestyrke og en 20 gange forbedring i fleksibilitet. Desuden beholdt filmene deres fremragende elektriske ledningsevne, hvilket sikrede effektiv ladningstransport.

Udviklingen af ​​denne nanorør-forstærkede struktur repræsenterer et betydeligt spring fremad i jagten på holdbar fleksibel elektronik. Ved at integrere kulstofnanorørs enestående egenskaber i tynde film har forskere skabt et materiale, der kan modstå belastningen ved bøjning og bøjning uden at gå på kompromis med dets elektriske.

Implikationerne af dette gennembrud strækker sig langt ud over området for fleksibel elektronik. Nanorørforstærkningsteknikken kunne anvendes på forskellige tyndfilmsmaterialer, såsom solceller, sensorer og energilagringsenheder, for at forbedre deres holdbarhed og udvide deres anvendelsesområde.

Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift "Nature Nanotechnology" og har fået stor opmærksomhed fra det videnskabelige samfund. Arbejdet åbner op for nye veje for udvikling af næste generations 電子器件, der er mere fleksible, holdbare og alsidige, hvilket baner vejen for en bredere vifte af innovative applikationer inden for forskellige områder.