Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Схема получения эластичного проводника и проводящей пасты на его основе.
Рисунок 2. Зависимость проводимости от приложенного натяжения и зависимость проводимости от числа циклов растяжения. 1 – пленка, не нанесенная на эластичную смолу , 2 – эластичный проводник, 3 – коммерчески доступная проводящая резина на основе углеродных частиц.
Рисунок 3. Зависимость проводимости от массовой доли ионной жидкости и углеродных нанотрубок, соответственно.
Рисунок 4. Схема активной матрицы на основе эластичного проводника и проводящей пасты. На рисунке хорошо виден каркас из эластичного проводника (разрядная и числовая шина), а так же проводящая паста для связи каркаса с активными элементами.

Эластичные проводники

Ключевые слова:  гибкая электроника, материаловедение

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

09 июня 2009

Проблема создания "гибкой электроники" является одной из наиболее актуальных проблем современного материаловедения. Подобные устройства могут применяться на различных неровных и подвижных поверхностях, например, в конечностях андроидов. Один из способов решения данной проблемы был предложен коллективом японских исследователей. Ключевым элементом в их работе являлись эластичные провода. В предыдущих работах в этой роли выступали металлические провода, использование которых хотя и привело к удовлетворительным механическим и электрическим свойствам, но было сопряжено с рядом технологических трудностей.
Основной идей, которую предложили в данной работе исследователи, является нанесение гибкой композитной пленки, обеспечивающей высокую электропроводность, на смолу, обладающую высокой эластичностью. Весь процесс получения эластичного проводника продемонстрирован на рисунке 1. Вначале готовится предварительная смесь путем смешения одностенных углеродных нанотрубок и ионной жидкости (1-бутил-3-метилимидазолин бис(трифторметилсульфонил)имида). Далее, для создания пленки полученный баки-гель (название происходит от слэнгового названия фуллерена buckyballs) перемешивается с фторированным сополимером и обрабатывается ультразвуком, а затем высушивается на воздухе. Полученная пленка наносится на смолу на основе полидиметилсилоксана.
Исследования электрических и механических свойств показали, что проводимость таких проводов составляет 57 См/см и лишь незначительно изменяется при деформации вдоль перпендикулярных осей до 38%. При деформации вдоль одной оси до 134% проводимость падает плавно в отличие от предшествующих образцов. Коммерческие варианты уже существующих проводящих резин при таких деформациях демонстрируют проводимость, непригодную для их использования в микросхемах.
Помимо этого, полученный материал демонстрируют впечатляющую надежность: проводимость практически не изменилась после 4000 растяжений на 25%, 500 растяжений на 50% и 20-50 растяжений на 70%. Но даже при растяжении более, чем на 110%, проводимость оставалась выше 1 См/см (рис. 2). Также не было обнаружено заметных изменений проводимости после одного года с момента изготовления провода, что объясняется химической устойчивостью применяемых в изготовлении провода соединений.
Основной проблемой, с которой столкнулись исследователи в данной работе, стало оптимальное соотношение нанотрубок, ионной жидкости и сополимера. Когда массовая доля ионной жидкости превышала 40%, то пленка получалась с разрывами, в то время как при массовой доле менее 10% пленка становилась слишком тонкой и хрупкой, что негативным образом сказывалось на электропроводимости. Оптимальным с точки зрения электропроводимости, оказалось массовое соотношение, при котором ионная жидкость и сополимер составляли по 20% (рис. 3). Кроме того, во всех предыдущих работах место стыка растяжимой и твердой частей всегда оставалось слабым местом конструкции. Однако в данной работе в качестве «склеивающей жидкости» применяется смесь все того же "баки-геля" с Perhexane-25B и триаллилизоциануратом, которая затем перемешивалась при слабом нагревании (рис. 1). Образовавшаяся паста продемонстрировала удовлетворительные проводящие и адгезивные свойства, позволяющие ее использовать в качестве связывающих контактов.
Используя полученные эластичные проводники и пасту, исследователи создали растяжимую органическую активную матрицу (рис. 4) размером 19 на 37 ячеек (в каждой ячейке по одному органическому транзистору). Отличительной особенностью этой микросхемы является то обстоятельство, что при деформации параметры активных компонентов (транзисторы и диоды) не изменяются, что выгодно отличает этот метод от предлагавшихся ранее.
По мнению авторов данной статьи, полученный эластичный проводник и гель на его основе – это важный шаг на пути создания «разумных» поверхностей, которые в будущем смогут взаимодействовать с человеком и окружающей средой совершенно по-новому.


Источник: Science



Комментарии
проводимость практически не изменилась после 4000 растяжений на 25%, 500 растяжений на 50% и 20-50 растяжений на 70%. Но даже при растяжении более, чем на 110%, проводимость оставалась выше 1 См/см- просто фантастические результаты (!)
Доров Петр Михайлович, 13 июля 2009 22:43 
А чему Вы так удивляетесь? Все логично.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Северный олень
Северный олень

В Стокгольме прошла церемония вручения Нобелевских премий
10 декабря в Стокгольмской филармонии прошла церемония вручения Нобелевских премий

Cолнечную батарею из белка и квантовых точек создали в России
Ученые НИЯУ МИФИ создали "солнечную батарею" на основе гибридного материала, состоящего из квантовых точек и светочувствительных белков. Авторы разработки считают, что она имеет большой потенциал для солнечной энергетики и оптической обработки информации. Результаты исследования опубликованы в "Biosensors and Bioelectronics".

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.