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弹性导体破电子终端材料难题

http://www.ec.hc360.com2017年05月18日10:16 来源:中国科学报T|T

手套上安装着多个压力传感器。图片来源:美国《科学日报》

手套上安装着多个压力传感器。图片来源:美国《科学日报》

    一个日本的科学家团队最近说,一种新开发的可印刷弹性导体即使拉伸到原始长度的五倍,仍能保持高导电率。这种以糊状油墨形式生产的新材料可以以各种图案的形式印刷在纺织品和橡胶表面作为包含传感器的可穿戴设备的可拉伸布线,以及给机器人的外表增加类似人体皮肤的功能。

    “我们看到,对可穿戴设备和机器人的需求不断增长。”东京大学工程研究生院教授染矢高雄表示,“我们认为制造可印刷的弹性导体以满足这方面的需求,并实现产品的研发,是非常重要的。”

    为了达到高度的拉伸性和导电性,研究人员混合了四种成分来制造弹性导体。他们发现,由微米级银薄片、氟橡胶、氟表面活性剂和用以溶解氟橡胶有机溶剂组成的“导电糊”的性能明显优于此前开发的弹性导体。

    如果没有拉伸,新导体印刷痕迹的电导率为每厘米记录4972西门子,高导电性使用通用测量来评估电导率。当拉伸200%或拉伸到其原始长度的三倍时,电导率测量为1070西门子/厘米,几乎是先前导体值的6倍。即使拉伸400%,或拉伸到其原始长度的五倍,新导体仍然保持935西门子/厘米的高导电率,这是拉伸量的最高水平。

    为了证明导体的可行性,科学家们制造了完全印刷的可拉伸的压力和温度传感器与纺织品上的可印刷弹性导体连接。传感器可以通过热量和压力产生的热压轻松安装,甚至在拉伸到250%时仍然可以进行精确测量。这足以使得肘部、膝盖等高应力弹性区域舒适地适应运动服,同时关联到机器人手臂。这些手臂通常超越了人类的能力,因而能够承受更大的压力。

责任编辑:梅丹婷

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