Один шаг ближе к гибкой гибкой электронике
Исследовательская группа в штате Пенсильвания, возглавляемая профессором Цин Вангом, разработала первый диэлектрик, который может восстановить несколько функций после нескольких перерывов
Гибкая электроника - это термин, разработанный для технологий, которые собираются путем наложения электронных компонентов на гибкие пластмассы, такие как простой эфир эфира полиэфира. Любой, кто согнулся вокруг провода, вероятно, понял ту же проблему, что и все электронные компоненты, они ломаются. Чем больше вы согните и согните провод, тем больше вероятность, что провод будет работать.
В последние годы растет интерес к самовосстанавливающимся электропроводящим материалам, особенно к тем, которые могут восстанавливаться после переживания способов деформации и свертывания. До сих пор основное внимание, стоящее за продвижением гибкой электроники, было направлено на самовосстановление электрических проводников, поскольку они, как правило, были основным фактором, позволяющим гибким схемам функционировать вообще.
Хотя этот подход был новым, исследовательская группа из штата Пенсильвания решила перенести акцент на продвижение гибкой технологии на диэлектрики. Терминология, лежащая в основе диэлектриков, обычно обозначает материал с высокой поляризуемостью, но в некоторых отношениях можно понять, что он является синонимом изолятора, поскольку он может эффективно функционировать как один. Исследовательская группа считает, что продвижение саморемонционной электроники должно включать в себя проводники и диэлектрики одновременно.
«Правильно, что нам требуются проводящие элементы во всех типах цепей, но нельзя игнорировать тот факт, что мы также требуем защиты и изоляции для микроэлектроники». - Профессор Цин Ван из штата Пенсильвания.
Ученые и исследователи уже создали материалы, которые могли бы самоизлечить себя естественным образом; восстанавливая несколько функций с практически никакой внешней силой, действующей на них. Однако проблема заключалась в способности восстановить все функции материала, будь то диэлектрик, проводник или какой-либо другой гибкий компонент схемы. Эти материалы должны иметь возможность восстанавливать все функции после перерыва или деформации, чтобы нормально функционировать. Возьмем, к примеру, свойства диэлектрика, защиты от перенапряжений, динамичность теплопроводности, напряжения, коэффициенты потерь, сопротивление и другие, которые обычно определяют параметры конденсаторов. Если одно из этих свойств не было полностью восстановлено, например, теплопроводность; устройство будет подвержено риску перегрева, что может привести к разрушению необходимого компонента.
Гибкий изолятор. Предоставлено Penn State
Основное внимание в исследовательской группе было основано на использовании нитрида бора (BN). Соединение является термо- и химически стойким и существует в различных стабильных формах, которые могут быть потенциально использованы в нанотехнологии. Исследование, опубликованное в «Расширенных функциональных материалах журнала», описывает, как исследовательская группа использовала надмолекулярный подход для разработки мощного полимерного нанокомпозита, который был усилен атомарно тонкими листами нитрида бора. Листы BN соединены вместе, используя группы связывания водорода, которые были функционализированы во внешних слоях.
Что делает этот материал интересным, так это то, как он восстанавливается при разрезании или деформировании, а когда куски расположены в непосредственной близости друг от друга, электростатическая сила одновременно генерируется с обоих концов. Это потянет части обратно вместе. Затем водородная связь восстанавливается, и в этот момент материал считается «самовосстановленным». Количество тепла или давления, необходимое для возникновения этого процесса, определяется отношением листов нитрида бора к полимеру, чем меньше листов, тем легче становится материал для самовосстановления. Некоторые структуры BN способны завершить процесс заживления при комнатной температуре без использования каких-либо других внешних сил. Материал удалось восстановить без существенных изменений характеристик, что дает большой потенциал для соединения нитрида бора. По словам ведущего исследователя Цин Ванга, это также первый случай, когда материал для самовосстановления смог восстановить многочисленные свойства после нескольких перерывов. Вы можете смотреть гибкий изолятор в действии в видео ниже.