網站地圖聯系我們English中國科學院
 
  新聞動態
  您現在的位置:首頁>>新聞動態>>科研進展
青島能源所制備出新型納米液態金屬電子墨水和智能柔性導電器件
2019-08-27 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:仿生智能材料研究組
    

  隨著電子科技的高速發展,人們生活水平的不斷提高,柔性電子器件的需求與日俱增。柔性電子技術需要電子器件具有柔性、可拉伸性、生物相容性等諸多新特性。液體金屬(Liquid Metal, LM)完美結合了液體的形變能力與金屬的導電能力,而且具有良好的化學穩定性和優異的生物相容性,是理想的柔性電路材料。然而,LM表面張力極大(例如鎵銦合金(其中74.5 wt% Ga和25.5 wt %In),624 mN m1),難以加工,也難以與其它基底等材料復合,大大限制了LM在柔性電子領域的實際應用。

  青島能源所李朝旭研究員帶領的仿生智能材料研究組,通過將LM在海藻酸鹽溶液中超聲處理,制備成包覆有海藻酸鹽微凝膠的LM微納液滴。在超聲的過程中海藻酸鹽不僅可以通過羧基與Ga3+配位促進粒徑的降低,而且可以螯合Ga3+形成微凝膠,從而抑制Ga3+的進一步釋放,提高了材料的生物相容性。包覆海藻酸鹽微凝膠的LM分散液不僅增加了膠體穩定性和化學穩定性,還可以大幅增加其與柔性基底的親和性,可用于電子墨水。雖然微納液滴組成的電路由于氧化層外殼呈現絕緣狀態,但是可以通過外加壓力的方法恢復其導電性(4.8×105 S m–1)。這種電路可應用于可穿戴微電路、電熱驅動器和電子皮膚等領域(圖1)。相關成果已發表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2018, 28,1804197)上。

  圖1. 海藻酸鹽輔助超聲制備LM納米液滴及應用

  由于LM微納液滴表面存在氧化層或者穩定劑,以其沉積的電路需要通過外加壓力、激光、高溫等處理恢復其導電性,這些后處理技術不僅耗費能量,而且在應用上存在諸多局限性。該研究組通過研究發現,在生物質納米纖維(Nanofibers, NFs)(例如:纖維素NFs、甲殼素NFs、蠶絲NFs等)的水分散液中超聲LM,可以得到穩定分散的LM微納液滴。常溫常壓下干燥分散液,LM微納液滴能夠燒結成連續的液體金屬導電薄膜(圖2)。深入研究表明,生物基NFs可能具有三個方面的作用:第一,生物基NFs具有豐富的親水基團(例如羥基、羧基等),可以在超聲過程中與Ga3+交聯,降低液態金屬的粒徑和增加液態金屬液滴的膠體穩定性;第二,生物基NFs在蒸發過程中可以產生很高的毛細作用力,進而破壞LM微納液滴外面包覆的殼層;第三,增大液態金屬層對基底的粘附力,使其可以穩定附著在玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate, PET)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-ethylene-butene-styrene block copolymer, SEBS)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)、油紙等多種材質表面?;謖舴⑸戰嶂票傅謀∧せ蛘咄坎悴牧暇哂腥嶁?、高反射率、可伸縮導電性(伸長率達200%)、良好的電磁屏蔽效果、生物降解性和對濕度、光、電具有超快的刺激響應性等特點,蒸發燒結的方法可廣泛應用于微電路、傳感、可穿戴設備和柔性機器人等柔性電子學領域。相關成果發表于近期的Nature Communications(Nat. Commun. 2019, 10, 3514)上。

  上述研究獲得國家自然科學基金(Nos.21474125, 51608509)、山東省杰出青年基金(Nos. JQ201609)、山東省博士基金(ZR2016EEB25)、研究所一三五重點培育項目等項目的支持。(文/圖 李現凱)

  圖2. 生物質NFs輔助超聲制備LM微納液滴及燒結展示

  相關鏈接:

  1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201804197

  2. https://www.nature.com/articles/s41467-019-11466-5

 
  中秋佳节送什么礼品好?

2006 - 2018 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號/魯ICP備12003199號-2 京公網安備110402500047號?
地址:山東省青島市嶗山區松嶺路189號 郵編:266101 Email:[email protected]

彩运来彩票游戏 至尊彩票苹果 南通棋牌如东三打二 湖北3d彩票论坛 零点棋牌手机版下载 云南快乐10分开奖号码 手机app怎样淘宝推广赚钱 捕鱼大师现金版可下分 河北十一选五前三值走势图 北京塞车开奖直播记录 爱拼彩票游戏 早起打卡靠什么赚钱 黑龙江36选7#1 有在百万英雄赚钱的么 百乐门棋牌游戏官网 塞尔达荒野之息 挖矿赚钱