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I ricercatori rivelano un nuovo metodo per da costruzione un nanomembrane altamente conduttivo ed elastico

“L'elettronica dell'interfaccia„ è leggermente elettronica flessibile che potrebbe essere montata sull'interfaccia. Mentre può sondare come qualcosa dalla fantascienza, è anticipato che presto tali unità possono servire da unità di prossima generazione con una vasta gamma di applicazioni quali la sorveglianza dello stato di salute, la diagnosi di salubrità, la realtà virtuale e l'interfaccia uomo/macchina.

Mentre è preveduto, creare tali unità richiede le componenti che sono molli e stretchable essere meccanicamente compatibili con l'interfaccia umana. Una delle componenti vitali di elettronica dell'interfaccia è un conduttore intrinsecamente stretchable che trasmette i segnali elettrici fra le unità.

Per l'operazione affidabile e la prestazione di alta qualità, un conduttore stretchable che caratterizza lo spessore ultrasottile, la conducibilità del tipo di metallo, l'alto stretchability e la facilità del patternability è richiesto. Malgrado l'estesa ricerca, non era ancora possibile sviluppare un materiale che possiede simultaneamente tutti questi beni, dato che hanno spesso rapporti tra uno un altro.

Piombo dal professor HYEON Taeghwan e KIM Dae-Hyeong, ricercatori al centro per la ricerca di nanoparticella all'interno dell'istituto per scienza di base (IBS) a Seoul, Corea del Sud ha rivelato un nuovo metodo per da costruzione un materiale composito sotto forma di nanomembrane, che viene con tutti beni suddetti. Il nuovo materiale composito consiste dei nanowires del metallo che sono imballati strettamente in uno strato monomolecolare all'interno della pellicola di gomma ultrasottile.

Questo materiale novello è stato fatto facendo uso di un trattamento che il gruppo sviluppato ha chiamato “un metodo dell'installazione della fluttuazione„. L'installazione della fluttuazione approfitta dell'effetto di Marangoni, che si presenta in due fasi liquide con differenti tensioni superficiali. Quando c'è un gradiente nella tensione superficiale, un flusso di Marangoni è generato a partire dalla regione con tensione dell'intradosso verso la regione con più alta tensione superficiale. Ciò significa che quello cadere un liquido con tensione dell'intradosso sulla superficie dell'acqua abbassa la tensione superficiale localmente ed il flusso risultante di Marangoni induce il liquido caduto a spargersi sottilmente attraverso la superficie dell'acqua.

Il nanomembrane è creato facendo uso di un metodo dell'installazione della fluttuazione che consiste di un trattamento in tre tappe. Il primo punto comprende cadere una soluzione composita, che è una miscela dei nanowires, della gomma dissolta in toluene e dell'etanolo del metallo, sulla superficie dell'acqua.

La fase della toluene-gomma rimane sopra l'acqua dovuto i sui beni idrofobi, mentre i nanowires finiscono sull'interfaccia fra l'acqua e le fasi del toluene. L'etanolo all'interno della soluzione si mescola con acqua per abbassare la tensione superficiale locale, che genera il flusso di Marangoni che le propagazioni esternamente ed impedisce l'aggregazione dei nanowires.

Ciò monta i nanomaterials in uno strato monomolecolare all'interfaccia fra l'acqua e una gomma molto sottile/pellicola solvente. Al secondo punto, il tensioattivo è caduto per generare una seconda onda di flusso di Marangoni che comprime strettamente i nanowires. Per concludere, al terzo punto, il toluene è evaporato e un nanomembrane con una struttura unica in cui uno strato monomolecolare altamente compresso dei nanowires parzialmente è incassato in una pellicola di gomma ultrasottile è ottenuto.

La sua struttura unica permette la distribuzione efficiente di sforzo in pellicola di gomma ultrasottile, piombo alle proprietà fisiche eccellenti, quale uno stretchability più di 1.000% e uno spessore di soltanto 250 nanometro. La struttura egualmente permette l'impilamento del Bi-livello e della saldatura a freddo del nanomembrane su a vicenda, che piombo ad una conducibilità del tipo di metallo oltre 100.000 S/cm.

Ancora, i ricercatori hanno dimostrato che il nanomembrane può essere modellato facendo uso di fotolitografia, che è una tecnologia chiave che è ampiamente usata per la fabbricazione le unità commerciali a semiconduttore e dell'elettronica avanzata. Di conseguenza, è preveduto che il nanomembrane possa servire da nuovo materiale della piattaforma per elettronica dell'interfaccia.

Source:
Journal reference:

Jung, D., et al. (2021) Highly conductive and elastic nanomembrane for skin electronics. Science. doi.org/10.1126/science.abh4357.