Stratifierad sammansättning av sträckbara nanokompositer med olika koncentrationer av Au NPs i det elastiska lagret. Gränssnittsgränsen för den skiktade strukturen stratifieras genom sekventiell filtrering av varje AuPU-kompositsuspension med olika koncentrationsgradienter. Fotografierna visar en GAP flerskiktsledare under avslappnade och ansträngda förhållanden. Kredit:Woo-Jin Song, Pohang University of Science and Technology
Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Republiken Korea och USA har utvecklat ett sätt att skapa en ny typ av töjbar ledare. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , gruppen beskriver sin process och de dirigenter de gjort, och resultaten av tester med ett batteri.
Under de senaste åren, medicinska forskare har undersökt möjligheten att använda fler typer av bärbara eller till och med insättningsbara enheter för att övervaka eller reglera kroppsliga processer. Medan de har gjort framsteg, mycket mer skulle kunna göras om elektroniken var töjbar och/eller böjbar. En av vägspärrarna för skapandet av sådana enheter är utmaningen ingenjörer står inför när de balanserar elektrisk anslutning och töjbarhet - vanligtvis, ju mer en ledare kan sträckas, desto mindre ledande är den. I denna nya ansträngning, forskarna har hittat ett sätt att kringgå detta problem.
Forskarna skapade en ledare med flera lager av olika koncentrationer av nanopartiklar. Skikten bestod av filmer gjorda av polyuretan med en positiv laddning och guldnanopartiklar som var negativt laddade - allt arrangerade i en gradient. Genom att använda olika förhållanden – 90 viktprocent längst ner och överst, vikter på 50 eller 85 procent däremellan – teamet kunde säkerställa ledningsförmåga när materialet sträcktes. En närmare titt visade att nanopartiklarna självorganiserade sig i linjerade banor när materialet sträcktes, som stod för den fortsatta konduktiviteten.
Tester visade att materialet kunde bibehålla konduktiviteten vid spänningar upp till 300 procent. Men för att se hur det fungerade i en riktig live-applikation, forskarna gjorde en av sina ledare till en elektrod och applicerade den på ett litiumjonbatteri. Mätningar av dess prestanda visade att den låg inom det intervall som krävs för användning i verkliga enheter – och den visade sig kunna fortsätta arbeta med 90 procent av den ursprungliga kapaciteten efter att ha körts genom 1000 cykler.
Fler tester kommer att behöva göras med ledarna, men forskarna är optimistiska om att deras material kommer att visa sig användbart för att utveckla medicinsk utrustning och töjbara batterier – och kanske apparater som använder båda applikationerna.
© 2019 Science X Network
