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科学家制出可拉伸全橡胶电子器件

中国塑料制品2017-09-12

  提到橡胶,您或许会想到用来生产手套、气球和轮胎,但如今科学家已能够用其制出可拉伸的全橡胶电子材料及器件。

  美国休斯敦大学华人科学家余存江助理教授课题组在新一期美国《科学进展》杂志上报告说,他们在柔性可拉伸电子领域取得新突破,研制出了可拉伸的橡胶半导体和导体材料,并利用这些材料制成全橡胶晶体管、传感器和机器人皮肤。

  余存江9日在接受新华社记者电话采访时说,柔性可拉伸电子在健康监测、医疗植入、人造皮肤及人机交互等领域应用前景广阔,但目前的电子材料尤其是半导体材料大多不可拉伸,因此人们主要通过将这些材料设计出特殊结构来实现可拉伸的目的,如褶皱、蛇形或弹簧等,但这些方法存在工艺复杂、结构可靠性差、制作成本高等缺点。

  余存江课题组转而在材料本身下功夫,设计并制备出基于半导体纳米纤维和硅橡胶的复合橡胶半导体材料。这些橡胶半导体不仅具有优良的机械拉伸性,还具有良好的半导体电特性,可在拉伸50%的情况下正常工作。此外,他们还开发另外一种复合材料制备法,用金、银等金属与橡胶材料制备出能拉伸的橡胶金、橡胶银等橡胶导体材料。

  利用这些橡胶电子材料,课题组成功制成了全橡胶晶体管以及全橡胶的温度、压力等传感器。全橡胶晶体管同样可在拉伸50%的情况下正常工作,各种传感器也具有良好的感测性能。

  课题组还成功利用这些橡胶电子器件制成机器人皮肤,并实现机器人手感测环境以及翻译哑语手势的功能。

  余存江说:“总的来说,全橡胶电子器件继承了橡胶材料的机械性质,不仅具有优良的可拉伸延展性、良好的电性能和高结构可靠性,还具有制作工艺简单、适合大规模制造、成本低的优点。可以预见,全橡胶电子将推动新一代柔性电子的技术革新。”

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