美國北卡羅萊納州立大學的研究人員開發(fā)出一種具有可自我修復功能的彈性導線,其由液態(tài)金屬線芯和聚合物護套組成,在受損后能夠在分子水平上實現(xiàn)自我修復。這種導線有望大幅提高電子設備的耐久性,在柔性電子設備、復雜電路制造等領域也具有潛在的應用價值。相關論文在線發(fā)表于《先進材料》雜志上。
論文合著者、北卡羅萊納州立大學化學和生物分子工程學助理教授邁克爾·迪基說,這種新型導線使用液態(tài)金屬作為線芯,具有優(yōu)良的導電性能。與此同時,它們還具有一定的延展性和自我修復功能,具有在極端環(huán)境中應用的巨大潛力。
為了制成這種導線,研究人員首先在具有自我修復功能的聚合物中制造出一個被稱為“微流體通道”的細小通道,而后再向微流體通道中注入液態(tài)金屬,用其充當導電材料。這使其看上去就像是一條充滿了水的水管,由于這種導線護套是可拉伸的聚合物材料,而芯線為液態(tài)金屬材料,在進行拉伸時并不影響其導電性能。
與延展性能相比,其自我修復功能更是一絕。當導線出現(xiàn)劃傷等小型損傷時,液態(tài)金屬會迅速發(fā)生氧化,形成一層類似于“皮膚”的物質(zhì),防止液態(tài)金屬從護套中滲出;當線材受損嚴重、甚至被完全切斷時,只要將斷頭重新相連,液態(tài)金屬也能自動重連、接通電路。與此同時,聚合物護套會發(fā)揮自我修復功能,形成新的分子鍵,逐漸修復損傷。
迪基說,這是一項非常讓人興奮的研究,因為該技術(shù)提供了一種連接和配置電路的新方法,為人們創(chuàng)建更復雜的電路提供了可能,在對不同的導線進行重連時,只需要一把剪刀即可。具有自愈功能的導線有望大幅提高電子設備的耐久性,在柔性電子設備制造領域更有著諸多潛在的應用價值。此外,該技術(shù)在一定程度上還有助于減少電纜更換所帶來的浪費和環(huán)境污染問題。
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