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日本新型弹性传导材料:给电路打个结
http://www.edu.cn 2008-08-11 科学网 群芳
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一名研究人员正在展示巴克胶。(图片提供:Takao Someya)

  塞满了晶体管的普通电路板是一个刚性及精密的器件。这种硬梆梆的电路板对计算机和其他大型固定设备非常有用。然而现在,工程师们尝试着将电子装置和组件编织进我们身边的一些材料——包括人们的衣服,而实现这一目标则需要一些能够变形的电路。有些电路板能够弯曲,却不能扭转或拉伸。如今,一个日本研究小组研制出了一种橡胶似的有弹性的传导材料,这一成果向着制造可变形的电路迈出了重要的一步。

  为了实现这一目标,东京大学的电子工程师Takao Someya和他的研究小组,将微小的碳纳米管与一种聚合物混合在一起。其中,纳米管负责携带电子,而聚合物则能够提供柔韧性。为了使这项技术走向实际应用,研究人员必须克服几个障碍。例如,纳米管之间的强烈吸引,因此防止它们结块是一个很棘手的问题。

  Someya和同事首先将这些碳纳米管与一种名为离子性液体的物质混合,减少了前者间的相互吸引。经过这一处理,碳纳米管变成了一滩黑色的糊状调合物,研究人员将其称为巴克胶(纳米管的分子结构与由Buckminster Fuller设计的著名网格球顶非常相似)。接下来,研究人员将巴克胶与一种橡胶状的物质——名为氟化共聚物——混合在一起,并将混合物灌注进一个玻璃盘中。最后,Someya的研究小组在这种混合物的表面涂上一层硅胶,并在上面打了无数个小孔,旨在增加其柔韧性。

  最终得到的新材料看起来有点儿像女性的尼龙长袜,Someya同时指出,它能够在原始的长度上被拉伸38%而不损失任何传导性。这是因为有足够多的纳米管位于其中,从而起到了传递电子的作用。Someya说,这种物质的弹性是其他任何导电材料的4倍,而其导电性则比其他任何已知的弹性材料高出100倍。这种物质现在还只是一个原型。Someya表示:“我们相信,这种弹性导体未来还有更大的改进空间。”

  美国乌尔班纳市伊利诺伊大学的材料科学家John Rogers认为,这是一项重要的发明。他举例说,任何将人体与电子装置和器件一体化的构想都需要具有不会阻碍运动的柔韧性,而所有常规的装置无法实现这一目标。Rogers说:“能够充分伸展的电子装置和器件无疑是这一广阔领域的最佳选择。”这项技术可能的应用范围包括大型、可伸展的录像展示、人造皮肤以及用盲文书写的电子书。

 
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