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单壁碳纳米管薄膜通明弹性导体问世
文章泉源:先辈功效质料  点击数:6345  更新工夫:2012-12-05

单壁碳纳米管薄膜通明弹性导体问世

图1 (a) CNT/PDMS通明弹性导体的制备流程,(b,c,d) CNT/PDMS弹性导体的光学照片,表现其柔韧性和通明性,(e) CNT/PDMS

弹性导体(图(d)所示样品)在400 nm-1000 nm范畴内的透光率。


 

图2  (a) CNT/PDMS通明弹性导体在重复拉伸应变下的电阻变革(拉伸500次);

(b) (a)图中矩形框内的缩小图;

(c)把CNT/PDMS弹性导体(0应变)作为毗连导线接入LED电路;

(d)拉伸应变为50%时,LED灯亮度没有分明的变革。

已往几十年,硅基电子学在小型化、高集成度和高速率方面获得了宏大的乐成。但,传统的电子学器件是基于立体布局的,具有不行弯折、不行拉伸的缺陷,这在很大水平下限制了电子器件的使用。近二十年开展起来的柔性电子学和近来方才衰亡的可拉伸电子学为人们带来了全新的观点,使得电子学器件可以使用在很多对“整合性”要求比力高的范畴,好比医学移植、智能打扮、人工智能、仿生质料等。
 
弹性导体可以被用作可拉伸电子学的毗连导线和电极质料,是完成可拉伸电子学器件的要害部件。现在,人们取得弹性导体的方法次要有两种:一方面,特别的布局和构型,好比海浪形和蛇形纳米线可以使传统的金属质料和半导体质料接受肯定水平的拉伸应变;别的一方面,很多新质料,好比碳纳米管、石墨烯、高聚物等自己就具有可拉伸功能。碳纳米管具有共同的一维特征和优秀的力电功能,是制备弹性导体的抱负质料。
 
中科院物理研讨所/北京凝结态物理国度实行室(筹)先辈质料与布局剖析实行室“纳米质料与介观物理”研讨组,多年来不停努力于碳纳米管薄膜的制备、物性与使用研讨,获得了系列效果(Adv. Mater. 2009, 21, 603; Nano Lett. 2009, 9, 2855; Nanoscale 2011, 3, 3731; Nano Lett. 2011, 11, 4636; Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 1440)。近来,在以往事情的底子上,该研讨组解思深院士引导的博士生蔡乐等人,充实使用间接生长的自支持柔性碳纳米管薄膜的高电导率、高力学强度、高透光率特点以及共同的网状布局,接纳一种无损的聚合物包埋的办法,制备出了一种具有高透光率、高电导率、高弹性伸长量的弹性导体,并从原理上完成了基于这种弹性导体的可拉伸电路。
 
聚合物包埋的办法不必要引入离子液体平分散剂,也无需对碳管举行超声疏散处置,具有复杂易行、环保无损的好处,十分合适间接生长的单壁碳纳米管薄膜(Nano. Lett. 2007, 7, 2307)。研讨职员制备出的弹性导体集碳纳米管薄膜和弹性体聚合物的好处于一身,具有很好的透光性、导电性和可拉伸功能:可见光透光率高达60%,同时面电阻只要几十欧姆;在遭到高达50%的重复拉伸应变时,可以坚持精良的、波动的导电性。他们以为,云云好的可拉伸功能一方面泉源于碳纳米管共同的一维特征,另一方面聚合物的引入可以无效地削弱应力会合、坚持碳纳米管薄膜在电学上的完备性。
 
这种高导电性的通明弹性导体不但可以作为可拉伸电子学的毗连导线,并且可以作为可拉伸的光电子器件和储能器件的电极质料,在柔性电子学和可拉伸电子学范畴具有宽广的使用远景。
 
相干研讨后果宣布在Advanced Functional Materials (DOI:10.1002/adfm.201201013)上。
 
(泉源:中科院物理研讨所)