 Исследователи из университета Северной Каролины создали растягиваемые, прозрачные проводники, которые работают благодаря конструкции «нано-аккордеона». Проводники могут быть использованы в широком спектре приложений, таких как гибкая электроника, растягивающиеся дисплеи или носимые датчики.
«В природе не существовало проводящих, прозрачных и растягивающихся материалов, так что нам пришлось их создать», говорит Абхиджит Багал, ведущий автор исследовательской работы. «Наша методика использует геометрию, чтобы растянуть хрупкие материалы, которые были вдохновили пружинами, наблюдаемыми нами в повседневной жизни. Единственное отличие в том, что мы сделали их гораздо меньше».
Исследователи начали свою работу путем создания трехмерного шаблона полимера на кремниевой подложке. Шаблон имеет форму, подобную серии одинаковых, равномерно расположенных прямоугольников. Шаблон покрыт слоем легированного алюминием оксида цинка, который является проводящим материалом, и упругий полимер наносится на оксид цинка. Затем исследователи переворачивают все это и снимают кремний и шаблон.
Остается лишь серия симметричных хребтов оксида цинка хребтов на упругой подложке. Так как оксид цинка и полимер выглядят ясно, структура является прозрачной. И она является растяжимой потому, что хребты оксида цинка позволяют структуре расширяться и сжиматься подобно аккордеону.
«Мы также можем контролировать толщину слоя оксида цинка, и сделали обширное тестирование со слоями толщиной от 30 до 70 нанометров», говорит Эринн Дандли, соавтор статьи. «Это важно, потому что толщина оксида цинка влияет на оптические, электрические и механические свойства структуры».
Трехмерные шаблоны, используемые в процессе, точно сконструированы с помощью нанолитографии, потому что размеры каждого гребня непосредственно влияют на растяжимость структуры. Чем выше каждый выступ, тем больше растягивается структура. При этом структура может быть растянута повторно без разрушения. И в то время как может наблюдаться некоторая потеря проводимости, при первом растяжении «нано-аккордеона» дополнительные растяжения не влияют на проводимость.
Данный подход сочетает в себе инженерию с оттенком химии, и позволяет точно контролировать геометрию, состав нано-аккордеона и, в итоге, его общие свойства материала. Теперь ученые работают над тем, чтобы улучшить проводимость нано-аккордеонных структур, а также найти способ масштабирования процесса. Исследователи также экспериментируют с методом использования других проводящих материалов с целью определения их полезности в создании непрозрачных, эластичных проводников.
|
