Forskare har upptäckt en ny töjbar, transparent ledare som kan vikas eller sträckas och släppas, vilket resulterar i en stor krökning eller en betydande belastning, minst 10, 000 gånger utan att visa tecken på trötthet.

Detta är ett avgörande steg för att skapa en ny generation av hopfällbar elektronik - tänk en platt-TV som kan rullas ihop för enkel portabilitet - och implanterbar medicinsk utrustning. Arbetet, publicerad måndag i Proceedings of the National Academy of Sciences , parar guld nanomesh med ett töjbart substrat tillverkat av polydimetylsiloxan, eller PDMS.

Substratet sträcks innan guldnanomasken placeras på det - en process som kallas "försträckning" - och materialet visade inga tecken på trötthet när det sträcktes cykliskt till en töjning på mer än 50 procent.

Guld nanomesh visade sig också främja celltillväxt, indikerar att det är ett bra material för implanterbar medicinsk utrustning.

Trötthet är ett vanligt problem för forskare som försöker utveckla en flexibel, transparent ledare, gör många material som har god elektrisk ledningsförmåga, flexibilitet och transparens - alla tre behövs för vikbar elektronik - slits ut för snabbt för att vara praktiskt, sa Zhifeng Ren, en fysiker vid University of Houston och huvudforskare vid Texas Center for Superconductivity, som var huvudförfattare för tidningen.

Det nya materialet, producerad av korngränslitografi, löser det problemet, han sa.

Förutom Ren, andra forskare i projektet inkluderade Chuan Fei Guo och Ching-Wu "Paul" Chu, båda från UH; Zhigang Suo, Qihan Liu och Yecheng Wang, alla från Harvard University, och Guohui Wang och Zhengzheng Shi, båda från Houston Methodist Research Institute.

Inom materialvetenskap, "trötthet" används för att beskriva den strukturella skadan på ett material som orsakas av upprepade rörelser eller tryck, känd som "belastningscykling". Böj ett material tillräckligt många gånger, och den blir skadad eller går sönder. Det betyder att materialen inte är tillräckligt hållbara för konsumentelektronik eller biomedicinska apparater.

"Metalliska material uppvisar ofta hög cykelutmattning, och trötthet har varit en dödlig sjukdom för metaller, " skrev forskarna.

"Vi försvagar begränsningen av substratet genom att göra gränssnittet mellan Au (guld) nanomesh och PDMS halt, och förvänta sig att Au nanomesh ska uppnå supertöjbarhet och hög utmattningsmotstånd, " skrev de i tidningen. "Fri från trötthet här betyder att både strukturen och motståndet inte förändras eller har liten förändring efter många töjningscykler."

Som ett resultat, de rapporterade, "Au nanomesh uppvisar inte ansträngningströtthet när den sträcks till 50 procent i 10, 000 cykler."

Många applikationer kräver en mindre dramatisk sträckning - och många material går sönder med mycket mindre sträckning - så kombinationen av ett tillräckligt stort intervall för sträckning och förmågan att undvika trötthet under tusentals cykler indikerar ett material som skulle förbli produktivt under en lång tidsperiod , sa Ren.

Korngränslitografin involverade en metalliseringsprocess med två skikt, som inkluderade ett maskskikt av indiumoxid och ett offerskikt av kiseloxid och ger bra kontroll över nätstrukturens dimensioner.

Forskarna använde mus embryonala fibroblastceller för att bestämma biokompatibilitet; den där, tillsammans med det faktum att töjbarheten hos guldnanomesh på ett halt underlag liknar biomiljön hos vävnads- eller organytor, föreslår att nanomesh "kan implanteras i kroppen som en pacemakerelektrod, en anslutning till nervändar eller centrala nervsystemet, ett bultande hjärta, och så vidare, " de skrev.

Rens labb rapporterade mekaniken för att göra ett nytt transparent och töjbart elektriskt material, använder guld nanomesh, i en tidning publicerad i Naturkommunikation i januari 2014.

Detta arbete utvidgar det, producera materialet på ett annat sätt så att det förblir utmattningsfritt genom tusentals cykler.