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新型柔性电路室温下可自愈:怎么虐都不烂

科技日报?? 2015年08月27日 ?? 收藏1
经得起弯曲,耐得住折叠,被彻底剪断后也能自行修复,且功能完好如初。美国科学家日前开发出一种在室温下即可实现自愈的柔性电路,即便被完全切断也能恢复原来的导电性。新成果有望在柔性电子产品、机器人、人工皮肤、仿生假体等领域获得应用。

图1 系统的总体框图

这种电路由一种具有自愈功能的导电凝胶制成,具备高导电性、柔韧性并能在室温下实现自愈。领导此项研究的美国得克萨斯大学奥斯汀分校助理教授余桂华(音译)称,这种特性与其两种成分密切相关,它们分别是超分子凝胶(超级凝胶)和导电高分子水凝胶。这种组合策略能够让新材料同时具备两种材料的物理和化学属性。

超级凝胶的高分子化学特征为新材料提供了自愈能力。作为一种超分子组装材料,这种凝胶由大分子亚基而非单个分子组成。因尺寸和结构独特,超级凝胶分子间的相互作用比普通材料要弱得多,而且这种相互作用还是可逆的,使其像“动态胶水”一样,具备重新自我组装的能力。而导电聚合物水凝胶则因其独特的3D网络结构,有助于提高新材料的导电性能。作为混合凝胶的骨干材料,水凝胶成分也增强了新材料的强度和弹性。当超级凝胶注入到水凝胶基质中后,超级凝胶会在新材料中形成第二个网络结构,让两种材料看起来像是一个整体。

研究人员证明,当混合凝胶电路被切断后,一分钟即可完成自我修复,恢复导电。即使在同样的位置被切割多次,凝胶电路也能“满血复活”。相关论文发表在最新一期《纳米快报》杂志上。

专家认为,不但要让硬邦邦的电路板像普通衣服一样穿在身上,还要使电路具有自我诊断、自我修复的“愈合”能力,或者说具有生物组织或器官那样的“活”性,从而大大增强电子产品的安全性、可靠性和寿命,便是这项研究的意义所在。

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