科技日報實(shí)習記者 張佳欣
美國機械工程研究科學(xué)家詹姆斯·龐德和佐治亞理工學(xué)院的研究人員設計出一種透明的聚合物薄膜，這種薄膜可像其他常用材料一樣有效地導電，還很柔軟，可在工業(yè)規模上使用印刷。這一生產(chǎn)工藝有望催生新型柔性、透明的電子設備的出現，例如可穿戴式生物傳感器、有機光伏電池，以及虛擬或增強現實(shí)顯示器和眼鏡。
為了制造一種可攜帶電荷的塑料薄膜，研究人員從一種名為PEDOT的聚合物著(zhù)手印刷。這種聚合物容易導電，但由于它具有不溶不熔的特點(diǎn)，使其加工處理困難。不過(guò)當在PEDOT結構中添加側鏈時(shí)，它就能溶解并像可打印墨水或噴漆一樣使用。然而，這些側鏈本質(zhì)上是蠟狀物質(zhì)，而蠟的導電性并不是很好。于是，在完成加工之時(shí)，研究人員將側鏈敲掉并清洗。
研究人員創(chuàng )造了帶有側鏈的聚合物，接著(zhù)用于打印或噴涂，然后化學(xué)切割側鏈，并用常見(jiàn)的工業(yè)溶劑洗掉它們印刷。經(jīng)過(guò)最后的轉化步驟后，產(chǎn)生了一種柔韌的、高導電性的薄膜，它很穩定，水或其他溶劑無(wú)法透過(guò)。
這種新材料被命名為PEDOT(OH)印刷。未來(lái)，它可能會(huì )應用于平板顯示器、光伏、智能窗戶(hù)和其他材料，如最廣泛使用的透明導體之一氧化銦錫。
研究團隊在今年的兩份化學(xué)雜志上發(fā)表了他們的研究成果，首先在《美國化學(xué)學(xué)會(huì )雜志》上描述了這一想法并證明了它是可行的印刷。最近，他們優(yōu)化了最大導電率的設計，成果發(fā)表在最新一期的《德國應用化學(xué)》上。
研究人員表示，使用氧化銦錫制造柔韌靈活的設備是相當困難的，因為它是一種容易破裂的脆性材料印刷。新設計的聚合物是柔韌的，未來(lái)在生物電子領(lǐng)域，例如可植入皮膚的設備中，將是這些兼具機械靈活性、導電性和透明性的材料大放異彩的地方。