Исследователи из Китая изготовили новый гибридный проводящий материал - частично эластичный полимер (жидкий металл), который можно согнуть и растянуть. Схемы, изготовленные с помощью этого материала, могут могут использоваться везде, а также они нетоксичны.
«Это первая гибкая электроника, которая одновременно обладает высокой проводимостью и растяжимостью, полностью биосовместимой и может быть легко изготовлена по размерам с невероятной точностью», - говорит старший автор Xingyu Jiang, профессор Национального центра нанонауки и Технологии. «Мы считаем, что они будут иметь широкое применение как для носящей электроники, так и для имплантируемых устройств».
Материал, который создаётся исследователями, называется металл-полимер ( metal-polymer conductor (MPC) ), так называемым, потому что он представляет собой комбинацию из двух компонентов с очень разными, но одинаково желательными свойствами. Металлы в этом случае не являются твердыми, и не похожи на те, к которым мы привыкли например таким как медь, серебро или золото, а похожи скорее на галлий и индий, которые существуют как густые сиропообразные жидкости, которые обладают текучестью. Исследователи обнаружили, что встраивание этой жидкой смеси металлов в поддерживающие сети из полимера на основе силикона дало механически упругие материалы с достаточной проводимостью для поддержки рабочих цепей.
Сближение структуры MPC можно сравнить с круглыми жидкими металлическими островками, плавающими в море полимера, с подкладкой из жидкого металла, чтобы обеспечить полную проводимость. Исследователи успешно опробовали различные рецептуры MPC в различных предметах, в том числе в качестве электродов для стимуляции прохождения ДНК через мембраны живых клеток.
«Применение MPC зависит от полимеров», - говорит первый автор Lixue Tang, аспирант исследовательской группы Цзяна. «Мы накладываем сверхэластичные полимеры для создания растяжимых цепей. Мы используем биосовместимые и биоразлагаемые полимеры для имплантируемых устройств. В будущем мы могли бы даже создавать роботов из более мягких материалов путем объединения электроактивных полимеров».
Авторы заявляют, что их метод изготовления, который включает трафаретную печать и микрожидкостное паттернирование, может вместить любую двумерную геометрию, а также благодаря этим методам появляется возможность интегрировать различные электрические свойства в зависимости от концентрации жидких металлических чернил, подлежащих распылению. Эта универсальность может привести непосредственно к медицинским применениям.
«Мы хотели разработать биосовместимые материалы, которые можно было бы использовать для создания пригодных для носки или имплантируемых устройств для диагностики и лечения болезней без ущерба для качества жизни, и мы считаем, что это первый шаг к изменению способа борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями и другими заболеваниями, - говорит Цзян.