Den töjbara, genomskinlig värmare kan användas för att värma människokroppen (där den svarta handledsremmen kan kontrollera temperaturen) eller för att avfrosta bilspeglar. Kredit:Byeong Wan An, et al. ©2015 American Chemical Society
(Phys.org) – Forskare har tillverkat en töjbar och genomskinlig elektrod som kan användas för applikationer som att värma upp delar av kroppen och avfrosta sidospeglarna på bilar. Det är den första töjbara elektronikenheten tillverkad av metalliskt glas, som är en metall som har en amorf (oordnad) struktur som i ett glas, istället för den högordnade kristallina strukturen som metaller normalt har.
Forskarna, ledd av Ju-Young Kim och Jang-Ung Park vid Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) i Sydkorea, har publicerat en artikel om den nya stretchable, genomskinliga värmeanordningar i ett färskt nummer av Nanobokstäver .
Även om metallglas har funnits sedan 1960-talet, de har inte blivit allmänt kommersialiserade. En del av problemet är att de är dyra och bearbetningen kan vara svår, men en del av orsaken till bristen på kommersialisering är också att materialen fortfarande letar efter en idealisk tillämpning. Hittills har de undersökts för användning som mobiltelefonhöljen, kirurgiska instrument, och golfklubbor, bland andra, men inget av dessa områden har nått stora kommersiella framgångar.
Den nya studien visar att metalliska glasögon har flera egenskaper som gör dem tilltalande för bärbar elektronik. Några av dessa egenskaper inkluderar inneboende flexibilitet, genomskinlighet, och stabilitet under varma och fuktiga förhållanden.
"Vi tycker att de formbara egenskaperna hos metallglas är väl lämpade för töjbara, transparenta elektroder och värmare, " berättade Park Phys.org .
Tillverkningsprocess av metallglas tillverkat av ett koppar-zirkonium nanotrough-nätverk, som så småningom bäddas in i ett silikonsubstrat. Kredit:Byeong Wan An, et al. ©2015 American Chemical Society
Forskarna valde att arbeta med ett metalliskt glas tillverkat av en koppar-zirkoniumlegering. De skapade en trasslig väv av de två metallerna genom att deponera dem på en byggnadsställning av polymerväv. Den resulterande metallbanan - eller "nanotrough-nätverket" - kan sedan överföras till ett flexibelt och transparent substrat och, på grund av metallernas ledande natur, används som elektrod.
För att förvandla denna elektrod till en värmare, forskarna bäddade in den metalliska glasbanan i ett silikonmaterial (PDMS), och sedan kopplade den till en spänning. Den töjbara, transparent värmedyna kan nå en temperatur på upp till 180 °C (356 °F) samtidigt som den sträcks till mer än en och en halv gånger sin ursprungliga längd med en försumbar förändring i motståndet. Forskarna designade också ett program för att låta en användare trådlöst kontrollera temperaturen med sin telefon, demonstrerar hur enheten kan användas som ett hudplåster för termoterapi.
Eftersom värmaren är genomskinlig, den kan också integreras i sidospegeln på en bil, där dess höga temperatur snabbt kunde avfrosta spegeln en kall dag.
Infraröda bilder av värmaren visar att den sträcks till 70 % längre än sin ursprungliga storlek utan nästan ingen minskning av värmarens temperatur. Kredit:Byeong Wan An, et al. ©2015 American Chemical Society
För närvarande, forskarna arbetar med att utveckla massproduktionssystem för att kommersialisera den nya elektroden.
Andra material som har använts för töjbar och transparent elektronik inkluderar kolnanorör, metall nanotrådar, ledande polymerer, och grafen. Resultaten här visar att metallglasens kemiska stabilitet såväl som dess mekaniska och optoelektroniska egenskaper är jämförbara med eller i vissa fall bättre än de tidigare materialens. På grund av dessa lovande resultat, forskarna planerar att ytterligare utforska potentialen hos metallglas för många andra töjbara och transparenta enheter i framtida forskning.
© 2016 Phys.org
