a)在被切成兩半后,導(dǎo)電超級凝膠不但能夠自我修復(fù),還能承受住被鑷子從一側(cè)夾起來時自身的重量。b)凝膠電路能夠自行修復(fù)因反復(fù)折疊產(chǎn)生的裂痕。c)一個自我修復(fù)電路點(diǎn)亮了LED燈,在被彎曲、切斷和折疊后都能實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)。
科技日報北京8月26日電 (記者王小龍)經(jīng)得起彎曲,耐得住折疊,被徹底剪斷后也能自行修復(fù),且功能完好如初。美國科學(xué)家日前開發(fā)出一種在室溫下即可實(shí)現(xiàn)自愈的柔性電路,即便被完全切斷也能恢復(fù)原來的導(dǎo)電性。新成果有望在柔性電子產(chǎn)品、機(jī)器人、人工皮膚、仿生假體等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
這種電路由一種具有自愈功能的導(dǎo)電凝膠制成,具備高導(dǎo)電性、柔韌性并能在室溫下實(shí)現(xiàn)自愈。領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校助理教授余桂華(音譯)稱,這種特性與其兩種成分密切相關(guān),它們分別是超分子凝膠(超級凝膠)和導(dǎo)電高分子水凝膠。這種組合策略能夠讓新材料同時具備兩種材料的物理和化學(xué)屬性。
超級凝膠的高分子化學(xué)特征為新材料提供了自愈能力。作為一種超分子組裝材料,這種凝膠由大分子亞基而非單個分子組成。因尺寸和結(jié)構(gòu)獨(dú)特,超級凝膠分子間的相互作用比普通材料要弱得多,而且這種相互作用還是可逆的,使其像“動態(tài)膠水”一樣,具備重新自我組裝的能力。而導(dǎo)電聚合物水凝膠則因其獨(dú)特的3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有助于提高新材料的導(dǎo)電性能。作為混合凝膠的骨干材料,水凝膠成分也增強(qiáng)了新材料的強(qiáng)度和彈性。當(dāng)超級凝膠注入到水凝膠基質(zhì)中后,超級凝膠會在新材料中形成第二個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),讓兩種材料看起來像是一個整體。
研究人員證明,當(dāng)混合凝膠電路被切斷后,一分鐘即可完成自我修復(fù),恢復(fù)導(dǎo)電。即使在同樣的位置被切割多次,凝膠電路也能“滿血復(fù)活”。
相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《納米快報》雜志上。
總編輯圈點(diǎn)
不但要讓硬邦邦的電路板像普通衣服一樣穿在身上,還要使電路具有自我診斷、自我修復(fù)的“愈合”能力,或者說具有生物組織或器官那樣的“活”性,從而大大增強(qiáng)電子產(chǎn)品的安全性、可靠性和壽命,便是這項(xiàng)研究的意義所在。雖然本研究可能不會真正走向應(yīng)用,但我們可以更好地理解類似材料的自愈甚至是成長機(jī)制,從而實(shí)現(xiàn)對材料結(jié)構(gòu)的編程控制,真正找到具有完美功能的新材料,由此我想到了“變形金剛”。
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