东京大学研究小组开发出可伸缩且导电性高的新材料

出处:chunyang 发布于:2008-08-25 13:48:29

  东京大学工学系研究科副教授染谷隆夫的研究小组宣布,“首次开发出了可伸缩且导电性高的新材料”。由此,采用有机晶体管的大面积电路将可以粘贴在自由曲面上,从而使有机晶体管的用途大大扩展。而且,“由于新材料具有伸缩性,因此耐机械弯曲性大为提高”。有关该新材料的论文已刊登在了美国Science杂志2008年8月7日快讯版“Science Express”上。   

  新材料由单层碳纳米管(SWNT)、离子性液体以及具有弹性的树脂等构成,呈黑色橡胶状。导电率为57S/cm,比市售导电性橡胶0.1S/cm的导电性高得多。且在保持这一导电率的情况下,能够拉伸至1.38倍的长度。使用新材料进行网状布线时,加上网眼变形的效果,可拉伸至2.34倍。以往虽然有过将碳纳米管掺入树脂中制成导电性橡胶的例子,但其导电率只有10S/cm,而且只能拉伸至1.1倍。

  东京大学的染谷认为,此成果重要的特点是:“首次发现了离子性液体与溶于其中且具有弹性的树脂的组合方式”。具体而言,离子性液体采用了“BMITFSI(1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifl
uoromethanesulfonyl)imide)”,弹性树脂采用了氟类树脂的一种——“Daiel-G801”。   

  通常,离子性液体因可溶解SWNT而不凝集的材料而闻名。可以设想,如果可将树脂溶入这种离子性液体中,则可使SWNT均匀地分散于树脂中,从而获得很高的导电性。然而,在此之前未能发现可溶于离子性液体的弹性树脂。   

  此成果的另一个特点是,采用了单根长达2~4mm的SWNT。而SWNT的直径仅为3nm。假如将这种SWNT比作直径为0.3mm的缝纫线,则其长度达200~400m。“SWNT的长度很可能对导电性及伸张性的强弱起到了重要作用。我们认为,之所以在拉伸的情况下导电性也不变,是因为SWNT像意大利面条那样缠结着伸展的缘故”。   

  染谷的研究小组曾在2005年开发出将布线设计成网状,并可粘贴在自由曲面上的“电子人工皮肤”。当时技术下的伸缩性为1.25倍。当时是通过网眼结构变形来伸展,而此次则是布线本身的伸展。“没有伸缩性的材料即使可弯曲,如果触碰到尖锐的东西,恐怕会破损。因此,对于柔性元器件而言,伸缩性非常重要”。

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