由銅制成的傳感器具有價格低、重量輕、易彎曲和強導(dǎo)電性的特點。彎曲、拉伸、扭曲、折疊——現(xiàn)代材料的輕便、柔韌和高導(dǎo)電率等特點使其具有非凡潛力,例如制造人造皮膚和電子紙。想讓這些概念技術(shù)變成現(xiàn)實仍需時日,不過,一種基于納米銅絲及PVA(聚乙烯醇)納米膠水的新方法可能成為救星。

氣凝膠巨石”(aerogel monoliths)作為超輕領(lǐng)域的一個成功發(fā)明,在很大程度上依賴于珍貴的納米金絲和銀絲。取而代之,莫納什大學(xué)及墨爾本納米制造中心的研究人員利用廉價的銅降低了柔性導(dǎo)體的成本,使其更具商業(yè)價值?!?span id="0gs7ewc" class="wpcom_keyword_link">氣凝膠巨石就像廚房里的海綿,只是我們的導(dǎo)體是由超精細(xì)的納米銅絲構(gòu)成,并且利用了一個叫做冷凍干燥的制造工序。”該研究的首席研究員、莫納什大學(xué)化學(xué)工程系的Wenlong Cheng副教授說到?!般~質(zhì)氣凝膠巨石具有導(dǎo)電性,而且可以被嵌入聚合彈性體(非常有彈性且伸縮性強的材料),這樣我們就得到了導(dǎo)電橡膠?!?/p>

盡管如此,納米銅絲氣凝膠巨石的電導(dǎo)率、銅的氧化性和較差的機械穩(wěn)定性還是使得它的前途尚不光明。研究人員發(fā)現(xiàn),在氣凝膠中添加微量的聚乙烯醇(poly vinyl alcohol,PVA)可以大幅提升其機械強度和魯棒性,且不會降低電導(dǎo)率。他們還發(fā)現(xiàn),一旦加入PVA,氣凝膠可以在無需預(yù)置線的情況下制備出導(dǎo)電橡膠材料,而且重塑性良好?!翱梢酝ㄟ^簡單的切削將導(dǎo)電橡膠重塑成任意線性、平面或立體的形狀,同時保持其導(dǎo)電性?!编嵏苯淌谡f。電導(dǎo)率具有可調(diào)性。“我們可以通過簡單地調(diào)整納米銅絲的負(fù)載量從而調(diào)節(jié)電導(dǎo)率,”他說,“低負(fù)載的納米線適用于壓力傳感器而高負(fù)載納米線適合可伸縮導(dǎo)體?!边@些低成本的材料打開了一系列概念產(chǎn)品的市場:從人造皮膚(prosthetic skin)到電子紙,再到醫(yī)療設(shè)備、柔性顯示器和觸摸屏。這些材料可以制造類似橡膠一樣的電子設(shè)備,變得能伸能曲。

鄭副教授表示,它們還可以附著在拓?fù)涞膹?fù)雜曲面上,作為像真皮膚一樣的傳感器件。研究人員將該報告發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(ACS)的ACS Nano期刊中。他們表示,雖然利用這種銅絲氣凝膠制造的器件的靈敏度不及納米金絲器件,但無法掩蓋其顯著優(yōu)勢——材料的成本低、加工工藝簡單和具有豐富的可調(diào)性。

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