新型銅粉電子材料可如橡皮筋般延展拉伸

2022-11-29 17:05:59

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由美國西北大學研究人員領導的一個國際聯合研究小組宣稱，他們開發出一種能夠像橡皮筋一樣延展拉伸的銅粉電子材料。這種材料就算被彎曲或拉伸到原始尺寸的200%也能夠正常工作，在醫療器械和消費電子設備制造等領域具有廣泛的應用價值。

對心臟病、高血壓、糖尿病等患者而言，定期去醫院查體幾乎已成為生活的一部分，這不僅費時費力也占用了大量醫療資源。早有科學家提出，可以設計一種可植入人體的微型醫療監測設備，這樣既方便患者也方便醫生，若有狀況還能及時發現。但材料的問題成了阻礙該技術發展的一大障礙——目前的電子元件大都以硅為基礎，太過僵硬根本無法擔此重任。

該項目的領導為美國西北大學環境工程與機械工程學教授黃永剛。為攻克這一難關，在過去的5年中，他和團隊開發出延展率能夠達到50%的電子元件，但在許多具有價值的應用需求前仍然捉襟見肘。其中一大挑戰便是由延伸所導致的電導率的嚴重損失。目前市場上由固體金屬制成的電路在進行延展時，不無例外地會遭遇這一難關。

新研究中，黃永剛團隊想出一種新方法解決這一難題。首先，他們用一種名為聚二甲基硅氧烷（PDMS）的聚合物造出一種多孔三維高分子材料，它能延展到自身原始尺寸的3倍。而后再將液態金屬（EGaIn）灌入高分子材料的孔中，這樣即便是進行高強度拉伸時，電流也不會發生中斷。借助這一方法，他們制造出這種同時具備高度可延展性與較佳導電性能的材料。

黃永剛說：“該技術的關鍵是多孔聚合物和液態金屬的結合，通過這一方法我們成功地讓這種材料實現了200%延展。有了這種材料，制造出像橡皮筋一樣延展的電子設備將成為可能。”

參與這項研究的還有來自韓國高等科學技術研究院、中國大連理工大學以及美國伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校的科學家。