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科研人員研發(fā)水凝膠復(fù)合材料:銀片復(fù)合而成,具有高電導(dǎo)率

來源:智匯工業(yè)

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:水凝膠復(fù)合材料

    通常情況下,在柔性高導(dǎo)電性設(shè)備的研發(fā)制造中,人們會(huì)首選金屬材料,因?yàn)槠渚哂辛己玫哪途眯院蛯?dǎo)電性。但是,金屬材料具有剛性且重量較大,這些特性對(duì)于柔性的可穿戴系統(tǒng)及人機(jī)接口來說,往往是不可取的。

    而水凝膠具有類似組織的柔韌性,可拉伸性,斷裂韌性,離子電導(dǎo)率以及與生物組織的相容性。缺點(diǎn)就是,它們的導(dǎo)電率比較低(<100 S cm-1),往往不能夠用于數(shù)字電路和生物電子。

    針對(duì)這些問題,卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種水凝膠復(fù)合材料,其具有高電導(dǎo)率(> 350 S cm-1),并且能夠在保持柔順性(楊氏模量<1 kPa)和變形能力的同時(shí)提供直流電。

    這種材料通過在經(jīng)典強(qiáng)韌雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠體系聚丙烯酰胺-海藻酸鈉(PAAm-Alg)水凝膠中加入低濃度的銀片,再通過部分脫水,構(gòu)筑水凝膠中銀片滲流網(wǎng)絡(luò)。其所得導(dǎo)電水凝膠導(dǎo)電率達(dá)374 S cm -1,延伸率達(dá)到250%,并且其楊氏模量不超過10kPa,甚至可以媲美人體的脂肪組織。

    實(shí)際上,在這之前,相關(guān)人員嘗試過使用具有導(dǎo)電填料的水凝膠復(fù)合材料來增加導(dǎo)電性,結(jié)果卻是水凝膠的柔韌性大打折扣。而現(xiàn)在作為填充物加入水凝膠的銀片,其面厚比大,更容易在低含量時(shí)達(dá)到更高的導(dǎo)電率,所以選其作為復(fù)合材料效果則較令人滿意。

    目前,鑒于這種銀片復(fù)合水凝膠的高柔性和高導(dǎo)電率,它可以用來參與制造一些柔性機(jī)器人;未來,該技術(shù)的應(yīng)用還可能包括肌肉疾病和運(yùn)動(dòng)障礙的治療,例如為中風(fēng)后難以用手指抓握東西的患者以及易顫抖的帕金森癥患者提供幫助。


    (審核編輯: 智匯小新)