Bildning av en IDL vid gränssnittet mellan två motsatt laddade jonoelastomerer. (A) Schematisk illustration av en polyanjon/polykationskorsning. Kolnanorörselektroder med stor yta är inbäddade i varje jonoelastomer, vilket resulterar i lågimpedans (hög kapacitans) EDL. (B) Kemiska strukturer av polyanjon ES och polykation AT. (C) Nyquist-plot och (D) Bode-fasdiagram för växelströmsimpedansmätningar. Insättningen i (C) visar en förstoring av Nyquist-diagrammet i lågimpedansområdet. Grå linjer representerar passningar för den ekvivalenta kretsmodellen som visas i insatsen (D) till ac-impedansdata, där RC, RB, och CB motsvarar kontaktmotstånd, bulkmotstånd, och bulkpolarisationskapacitans, respektive. Ett konstant faselement (CPE) används för att beskriva EDL (för ES/ES och AT/AT) eller IDL (för ES/AT). Z′, verklig del av komplex impedans; Z ′ ′, imaginär del av komplex impedans. Kreditera: Vetenskap (2020). DOI:10.1126/science.aay8467
Ett team av forskare från University of Massachusetts och Harvard University har utvecklat en typ av jonotronteknologi som inte kräver flytande elektrolyter. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver flera joniska enheter de byggt och möjliga användningsområden för dem. Dace Gao och Pooi See Lee med Nanyang Technological University har publicerat ett perspektivstycke som beskriver teamets arbete i samma tidskriftsnummer.
På senare år har företag som tillverkar hemelektronikenheter har lovat produkter som användare kan böja – detta skulle möjliggöra utveckling av produkter som bärbara enheter. Än så länge, det har kommit väldigt få nya produkter, dock. På grund av det, forskare har riktat sin uppmärksamhet mot jonotronisk teknik där laddningsbärarna är joner istället för elektroner. Men det, för, har mött några vägspärrar, mest notoriskt, behovet av flytande elektrolyter, som kan läcka eller lida förluster på grund av avdunstning. I denna nya ansträngning, forskarna i Massachusetts har hittat ett sätt att skapa jonotroniska enheter som inte kräver flytande elektrolyter, kanske banar väg för nya typer av elektroniska konsumentprodukter.
För att skapa sina nya enheter, forskarna använde två stretchiga, gummiartade jonoelastomerer — polykatjoner och polyanjoner. Med polykatjonen, positivt laddade sulfatgrupper fixerades till elastomerkedjorna medan de negativa motjonerna lätt kunde flöda. Polyanjonerna tillverkades på samma sätt men med laddningarna omvända. Genom att kombinera dem, forskarna kunde skapa en enhet som tillät ström att röra sig i bara en riktning - en diodanalog. De skapade också en transistor genom att placera polykatjonen mellan två polyanjoner. Och de byggde en givare genom att placera en polyanjon ovanpå en polykatjon och sedan lägga till ett VHB-dielektriskt lager på toppen och ett kolnanorör på botten.
Alla enheter byggda av teamet var både mjuka och töjbara vilket tyder på att enheter med liknande material snart kan börja dyka upp i konsumentenheter. Gao och See Lee föreslår att tekniken också kan användas för att skapa ett gränssnitt mellan en maskin och en människa, noterar att båda använder joner som signalbärare.
© 2020 Science X Network
