新型铜粉电子材料可如橡皮筋般延展拉伸

2022-11-29 17:05:59

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由美国西北大学研究人员领导的一个国际联合研究小组宣称，他们开发出一种能够像橡皮筋一样延展拉伸的铜粉电子材料。这种材料就算被弯曲或拉伸到原始尺寸的200%也能够正常工作，在医疗器械和消费电子设备制造等领域具有广泛的应用价值。

对心脏病、高血压、糖尿病等患者而言，定期去医院查体几乎已成为生活的一部分，这不仅费时费力也占用了大量医疗资源。早有科学家提出，可以设计一种可植入人体的微型医疗监测设备，这样既方便患者也方便医生，若有状况还能及时发现。但材料的问题成了阻碍该技术发展的一大障碍——目前的电子元件大都以硅为基础，太过僵硬根本无法担此重任。

该项目的领导为美国西北大学环境工程与机械工程学教授黄永刚。为攻克这一难关，在过去的5年中，他和团队开发出延展率能够达到50%的电子元件，但在许多具有价值的应用需求前仍然捉襟见肘。其中一大挑战便是由延伸所导致的电导率的严重损失。目前市场上由固体金属制成的电路在进行延展时，不无例外地会遭遇这一难关。

新研究中，黄永刚团队想出一种新方法解决这一难题。首先，他们用一种名为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的聚合物造出一种多孔三维高分子材料，它能延展到自身原始尺寸的3倍。而后再将液态金属（EGaIn）灌入高分子材料的孔中，这样即便是进行高强度拉伸时，电流也不会发生中断。借助这一方法，他们制造出这种同时具备高度可延展性与较佳导电性能的材料。

黄永刚说：“该技术的关键是多孔聚合物和液态金属的结合，通过这一方法我们成功地让这种材料实现了200%延展。有了这种材料，制造出像橡皮筋一样延展的电子设备将成为可能。”

参与这项研究的还有来自韩国高等科学技术研究院、中国大连理工大学以及美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校的科学家。