Ett team av forskare från College of Engineering vid Texas A&M University har utvecklat en mekaniskt robust ledande beläggning som kan bibehålla prestanda under kraftig sträckning och böjning.

Töjbar, böjbar och vikbar elektronik är avgörande för utvecklingen av framväxande teknologier som adaptiva skärmar, konstgjord hud, och biometriska och bärbara enheter. Detta innebär en unik utmaning att balansera elektronisk prestanda och mekanisk flexibilitet. Svårigheten ligger i att hitta ett material som tål ett brett spektrum av deformationer, som att stretcha, böja och vrida, allt med bibehållen elektrisk ledningsförmåga. Utmaningen ökar behovet av att denna konduktivitet ska konstrueras till en mängd olika ytor, som tyg, fiber, glas eller plast.

Ett samarbetsteam från Artie McFerrin-avdelningen för kemiteknik och avdelningen för materialvetenskap och teknik under ledning av Dr. Jodie Lutkenhaus, docent och innehavare av William and Ruth Neely Faculty Fellowship, har löst detta problem genom utvecklingen av en ny ytagnostisk töjbar, böjbar och vikbar ledande beläggning, öppnar dörren för ett brett utbud av flexibel elektronik.

Tvådimensionella metallkarbider (MXenes) valdes som huvudfokus för forskningen eftersom tidigare forskning har visat att de har en metallliknande konduktivitet. Den tidigare forskningen om MXenes har främst fokuserat på materialen i form av ark. Även om dessa ark har den önskade konduktiviteten, de är inte töjbara och deras integration i olika ytor har inte visats.

Istället för att använda MXene-ark, forskargruppen från Texas A&M skapade MXene-beläggningar genom sekventiell adsorption av negativt laddade MXene-ark och positivt laddade polyelektrolyter med hjälp av en vattenhaltig sammansättningsprocess som kallas lager-för-lager (LbL) montering (se bild 1-A). Resultaten av denna process, beskrivs ingående i senaste numret av Vetenskapens framsteg , demonstrera att MXene flerskiktsbeläggningar som kan genomgå storskalig mekanisk deformation samtidigt som den bibehåller en hög nivå av konduktivitet (se video). Teamet har också framgångsrikt deponerat MXene flerskiktsbeläggningar på flexibel polymerplåt, töjbara silikoner, nylonfiber, glas och kisel.