Материал на основе жидкого металла образует герметичное уплотнение для гибкой электроники.

Фото: Michael Dickey.

Электроника
Инструменты
Шрифты

Группа исследователей разработала новый материал, который не только эластичен, но и непроницаем для газов и жидкостей — то, с чем такие материалы обычно плохо справляются. Этот материал может быть полезен для изготовления гибких аккумуляторов или носимой электроники.

Разработка материалов часто требует компромиссов между определенными свойствами. Если вы хотите что-то, что будет удерживать газы и жидкости, вам понадобится твердый, жесткий материал. С другой стороны, если вам нужно что-то более гибкое, то вам придется довольствоваться просачиванием хотя бы некоторого количества газа или жидкости.

Но в новом исследовании, исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали новый материал, который может выполнять и то, и другое. Ключом является странный сплав, известный как эвтектический галлий и индий (EGaIn), который состоит из этих двух мягких металлов в жидкой форме при комнатной температуре. EGaIn оказался универсальным материалом — в последние годы его использовали в качестве катализатора улавливания углерода, в растворимых имплантатах, а также в электронных устройствах, которые можно растягивать и скручивать.

Чтобы создать новый материал, команда поместила тонкий слой EGaIn в эластичный полимер. Внутри полимера находится ряд крошечных стеклянных шариков, которые не позволяют EGaIn скапливаться в одном месте. Это делает новый материал эластичным, гибким полимером с жидким металлическим центром, который эффективно предотвращает прохождение газов и жидкостей.

При тестировании эффективности материала команда измеряла, может ли жидкий металл испаряться со временем и может ли кислород выходить из герметичного контейнера, сделанного из полимера. В обоих случаях потери жидкости или газа обнаружено не было, что указывает на наличие эффективного барьера.

В более подробных экспериментах исследователи проверили, насколько хорошо полимер будет работать в качестве герметичного уплотнения в растягиваемых электронных устройствах, включая батарею и систему теплопередачи. Опять же, полимер помог обоим устройствам хорошо справляться со своими ролями, сохраняя высокую емкость батареи более 500 циклов и повышая теплопроводность системы теплопередачи.

В целом эти эксперименты показывают, что гибкий, непроницаемый материал может иметь множество применений.

Одним из возможных недостатков является то, что EGaIn относительно дорог. Но команда говорит, что должны быть возможности для оптимизации материала в целях снижения стоимости, поскольку стоимость не была в центре внимания в этом исследовании. Один из предлагаемых ими методов заключается в использовании более тонкой пленки EGaIn.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Источник: NCSU.