Traditionella tunna filmer som används i flexibel elektronik är benägna att spricka och rivas på grund av sin inneboende bräcklighet. Denna begränsning har hindrat den utbredda användningen av flexibel elektronik i enheter som upplever upprepad böjning och böjning. För att möta denna utmaning fokuserade Berkeley-forskarna på att skapa ett material som kunde motstå dessa mekaniska påfrestningar utan att kompromissa med dess elektriska konstruktion.
Teamet, ledd av professor Lihua Jin och doktorand Yuxuan Lin, hämtade inspiration från den exceptionella styrkan hos kolnanorör. Kolnanorör är cylindriska strukturer som består av upprullade grafenskivor och är kända för sin höga draghållfasthet och elektriska ledningsförmåga. Det har dock visat sig svårt att införliva kolnanorör i tunna filmer på grund av deras tendens att aggregera och bilda buntar, vilket kan störa filmens enhetlighet och 性能.
För att övervinna detta hinder, utarbetade forskarna ett unikt tillvägagångssätt för att syntetisera kolnanorör direkt i den tunna filmen. Genom att kontrollera tillväxtförhållandena kunde de skapa ett nätverk av vertikalt inriktade kolnanorör som är jämnt spridda genom filmen. Denna nya nanorörsstruktur fungerar som en förstärkande ställning som avsevärt 增强了薄膜的机械性能。
De experimentella resultaten visade att de nanorörsförstärkta tunna filmerna uppvisade anmärkningsvärd seghet och flexibilitet. Jämfört med konventionella tunna filmer visade dessa förstärkta filmer en sexfaldig ökning av rivstyrkan och en 20-faldig förbättring av flexibiliteten. Dessutom behöll filmerna sin utmärkta elektriska ledningsförmåga, vilket säkerställde effektiv laddningstransport.
Utvecklingen av denna nanorörsförstärkta struktur representerar ett betydande steg framåt i jakten på hållbar flexibel elektronik. Genom att integrera de exceptionella egenskaperna hos kolnanorör i tunna filmer har forskare skapat ett material som kan motstå påfrestningarna med böjning och böjning utan att kompromissa med dess elektriska.
Implikationerna av detta genombrott sträcker sig långt utanför sfären av flexibel elektronik. Nanorörsförstärkningstekniken kan appliceras på olika tunnfilmsmaterial, såsom solceller, sensorer och energilagringsenheter, för att förbättra deras hållbarhet och utöka deras användningsområde.
Resultaten av denna forskning publicerades i den prestigefyllda tidskriften "Nature Nanotechnology" och har fått stor uppmärksamhet från det vetenskapliga samfundet. Arbetet öppnar nya vägar för utvecklingen av nästa generations produkter som är mer flexibla, hållbara och mångsidiga, vilket banar väg för ett bredare utbud av innovativa tillämpningar inom olika områden.
