Эластичный проводник научили создавать новые проводящие дорожки взамен поврежденных

Eric Markvicka et al. / Nature Materials, 2018

Американские исследователи создали эластичный материал, который не только проводит ток, но и самостоятельно восстанавливает свою проводимость даже при сильном повреждении. Он состоит из полимера с заключенными в нем микрокаплями жидкого сплава, которые при частичном повреждении материала формируют новые проводящие области, рассказывают авторы в журнале Nature Materials.

Материалы, применяемые для создания обычной электроники, плохо подходят для использования в носимых устройствах. Для этого класса устройств исследователи разрабатывают эластичные и проводящие материалы, способные без проблем выдерживать повседневные нагрузки, вызываемые движением тела. Несмотря на то, что подобные разработки уже есть, почти все из них необратимо теряют свои свойства при сильной механической нагрузке, поэтому ученые постоянно ищут новые материалы, устойчивые к механическому воздействию.

Исследователи под руководством Кармела Маджиди (Carmel Majidi) из Университета Карнеги — Меллона создали эластичный и проводящий материал, который может выдерживать сильное разрушение, восстанавливая свою проводимость. Он состоит из двух основных компонентов — силиконового эластомера и жидкого при комнатной температуре сплава EGaIn, состоящего на 75 процентов из галлия и на 25 из индия. Исследователи смешивали сплав с жидким эластомером, который затем затвердевал. В результате образовывался эластомер, в котором относительно равномерно распределены эллипсоидные капли сплава со средним размером 50 микрометров.

Поскольку изначально капли не связаны друг с другом, материал не проводит ток. Но в нем можно создавать проводящие дорожки любой формы, прикладывая давление к той или иной области материала. Из-за этого давления капли объединяются с соседними и образуют единый проводящий канал из металла. Исследователи показали, что для автоматизированного создания сложной сети дорожек можно использовать графопостроитель.

Главное следствие из такого строения заключается не в возможности создания проводящих дорожек, а в том, что они могут самопроизвольно образовываться, когда основная дорожка повреждается. Когда материал повреждается ножом, дыроколом или другим предметом, этот предмет не только разрывает эластомер, но и сдавливает соседние области и создает в них новые проводящие каналы из сплава. Разработчики наглядно продемонстрировали это свойство на примере часов, соединенных с микросхемой четырьмя контактами. Несмотря на крайне сильные повреждения часы продолжили работать:

Ранее ученые из Китая создали самозаживляющийся гидрогель, которому можно придавать практически любой цвет, просто меняя размер частиц в нем. Такой гидрогель можно разрезать на две части, а затем соединить их обратно, после чего между ними образуются новые связи.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.