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

 

Композит
Композит

Обращение Президента Российского Химического Общества им. Д.И.Менделеева академика А.Ю.Цивадзе
РХО им. Д.И.Менделеева обновило сайт, через который теперь возможна регистрация новых членов общества. Предлагаем Вашему вниманию обращение Президента Российского Химического Общества им. Д.И.Менделеева академика А.Ю.Цивадзе.

Пятый междисциплинарный научный форум с международным участием «Новые материалы и перспективные технологии»
С 30 октября по 1 ноября 2019 г. в Москве пройдет Четвертый междисциплинарный научный форум с международным участием «Новые материалы и перспективные технологии» (www.n-materials.ru). Ключевой задачей Форума является укрепление междисциплинарных связей в научном сообществе, содействие интеграции науки и промышленности в России по созданию новых материалов перспективных технологий.

VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»
VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (http://dfmn.imetran.ru/) пройдет в Москве (ИМЕТ РАН) с 19 по 22 ноября 2019 г. В рамках Конференции пройдет Молодежная школа-конференция.

Новые гибридные перовскитоподобные материалы для солнечной энергетики
Тарасов Алексей Борисович, Постнаука
Как сохранить энергию солнца или ветра? Как может измениться стационарная энергетика в будущем? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) Постнаука рассказывает о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.

Материалы к защитам квалификационных работ бакалавров на ФНМ МГУ в 2019 году
Коллектив авторов
4-7 июня 2019 г. (11-00) в аудитории 221 корпуса Б пройдут защиты ВКР бакалавров ФНМ МГУ.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.