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新型自愈凝胶材料:让电路能自主修复

导读: 美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员,开发出第一种不需要外部的刺激即可自我修复的凝胶材料,材料本身还具备极强的导电性。这项突破将给生物传感器等设备的研制提供帮助。传统意义上的自我修复材料需要如光和热的辅助才能完成裂缝的修复。

  美国德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔电子工程学院的研究人员开发出首例无需外部刺激即可自我修复的凝胶材料,材料本身还具备极强的导电性。此项技术将推动柔性电子、生物传感器和电池等能量存储设备的发展。

  虽然现在电子产品技术更趋向于轻便化、灵活化、可折叠化以及可卷曲化,但是为其供电的电路却无法自由弯曲,无法自动修复正常磨损中产生的裂缝。

  传统意义上的自我修复材料需要如光和热外界的刺激才能完成裂缝的修复。奥斯汀分校研发的此款"超级凝胶"材料本身还具备极强的导电性(接近于导电材料的导电程度),拥有强大的机械和电气自愈性能。

  “在过去十年中,自愈概念已在不同应用领域广泛普及,但是这是第一次无需借助外界刺激即可完成自我修复的技术。”研发出此项凝胶技术的机械工程助理教授Guihua Yu表示,“没有必要再使用光和热来修复电路或电池中的裂缝。”

  这种凝胶由导电聚合物水凝胶及配位金属凝胶组成。配位金属凝胶提供自愈性能,聚合物水凝胶就是一种导体。

  研究人员使用盘状液晶分子以增强高分子水凝胶的导电性、生物相容性及渗透性。其导电性比传统的充电电池高出近10倍。构成该凝胶的纳米结构可提供有效电荷和能量传输。

  自愈混合凝胶的第二个组成成分是金属 - 配体超分子凝胶。因尺寸和结构独特,凝胶分子间可逆的相互作用使其像“胶水”一样具备重新自我组装的能力。同时这种凝胶包含由锌原子构成的三联吡啶可溶性分子。

  把超分子凝胶与聚合物水凝胶进行混合之后形成的凝胶,其机械强度和弹性都得以增强。

  为了构建自我修复电路,Yu认为自我修复凝胶不会取代典型的金属导体,但是可以用作软接头,接连其他部分的电路。

  这种凝胶可用作电路的连接点,因为那个地方最容易破损。

  同时此项技术也在寻找其他应用领域,包括医疗应用及储能,电池行业具有很大的应用潜力。

(文/Tina译)

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