<p>這是一個簡單的想法&mdash;&mdash;甚至可能簡單到行不通。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究科學家詹姆斯&middot;龐德和喬治亞理工學院的化學家和工程師團隊認為，他們可以設計出一種透明的聚合物薄膜，它可以像其他常用材料一樣有效地導電，同時還具有靈活性，易于在工業(yè)規(guī)模上使用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們只需要從導電元件上去除不導電的材料就可以做到這一點。聽起來合乎邏輯，對吧?</p> <p>&nbsp;</p> <p>由此產(chǎn)生的過程可能產(chǎn)生新型靈活透明的電子設備，比如可穿戴生物傳感器、有機光伏電池、虛擬或增強現(xiàn)實顯示器和眼鏡。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們最初的想法是，我們有一種導電元素，我們用一種不導電的材料覆蓋它，所以如果我們?nèi)サ羲鼤鯓樱?amp;rdquo;龐德說，他在喬治亞理工學院獲得了化學博士學位，回國后成為了機械工程研究科學家。&ldquo;這是一個簡單的想法，它有很多地方可能因為不同的原因而失敗。但它確實有效，而且比我們預期的要好。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了制造一種可以攜帶電荷的塑料薄膜，化學家們從一種已知的聚合物骨架開始&mdash;&mdash;在這種情況下，是一種被稱為PEDOT的流行聚合物，在工業(yè)上用于某些配方中。它在導電方面很好，但由于不溶于水，很難在純態(tài)下使用。然而，當側鏈添加到PEDOT，它可以溶解和使用像打印墨水或噴漆。這使得它易于使用和應用。不幸的是，這些側鏈本質(zhì)上是蠟質(zhì)材料，而蠟的導電性并不好。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;如果你考慮導電性，想象一根銅線:它很好，導電。然后用蠟覆蓋它，它就不那么導電了;你就會有障礙，&rdquo;龐德說。&ldquo;當時的想法是，我們兩者都想要:我們想要用于加工的側鏈，但我們不想在最終的材料中使用它們。所以，我們添加了側鏈，一旦我們完成了加工，我們就可以去掉并清洗掉。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>換句話說，龐德和他的合作者創(chuàng)造了帶有側鏈的聚合物，將其打印或噴涂，用化學方法切割側鏈，然后用普通工業(yè)溶劑將其清洗掉。經(jīng)過最后的轉換步驟，結果是一個靈活的，高導電性的薄膜是穩(wěn)定的，現(xiàn)在不滲透水或其他溶劑。</p> <p>研究團隊橫跨機械工程、化學與生物化學、材料科學與工程等領域。今年，他們在兩份著名的化學雜志上發(fā)表了兩項研究成果:首先在《美國化學學會雜志》上描述了這個想法并證明了它的可行性，最近幾周，他們在德國頂級化學雜志</p> <p>《Angewandte Chemie》上發(fā)表了一項研究，以優(yōu)化最大導電性的設計。</p> <p>&nbsp;</p> <p>化學與生物化學學院教授、兩篇論文的合著者之一約翰&middot;雷諾茲(John Reynolds)說:&ldquo;我們想出了一種方法，制造一種導電率超過每厘米1000西門子(siemens)的聚合物，可以使用簡單的工業(yè)印刷方法和工業(yè)人士喜歡的溶劑進行加工，在導電率的基礎上，還具有光學透明度，這個想法對我來說太廣闊了。&rdquo;&ldquo;我只是對此感到非常興奮。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>雷諾茲是龐德的博士導師。當龐德在獲得博士后獎學金后回到喬治亞理工學院時，他加入了喬治w伍德拉夫機械工程學院副教授Shannon Yee的實驗室。由于這些聯(lián)系，龐德成為了鞏固合作的橋梁。該團隊通過化學方法開發(fā)了這種分子。他們用工程技術來衡量其有效性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雷諾茲也是材料科學與工程學院的聯(lián)合任命人員，他說:&ldquo;詹姆斯基本上在兩個陣營都有自己的立場，并充當了這兩個團體之間的橋梁。&rdquo;&ldquo;這種多學科的研究方法是我11年前來到喬治亞理工學院的原因。我對能夠輕松地在理學院和工程學院之間交叉感到興奮。與香農(nóng)這樣的合作真的很重要，這是佐治亞理工學院成功的原因。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這個團隊已經(jīng)因為他們的材料吸引了人們的注意，他們稱之為PEDOT(OH)。他們正在申請一項專利，并正在與有興趣獲得該技術許可的業(yè)內(nèi)合作者會面，因為該電影有幾個關鍵優(yōu)勢。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們設計的這些聚合物具有機械靈活性。有一個叫做生物電子學的領域，人們把電子設備放在皮膚上和植入設備中，機械靈活性是非常重要的。這就是這些材料將發(fā)揮作用的地方。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>在平板顯示器、光伏、智能窗和其他應用中，最廣泛使用的透明導體之一是氧化銦錫。然而，這種材料有一些缺點，雷諾茲說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他說:&ldquo;使用氧化銦錫很難制造彎曲和靈活的設備，因為它是一種易碎的材料，會開裂。&rdquo;&ldquo;我們設計的這些聚合物具有機械靈活性。有一個叫做生物電子學的領域，人們把電子設備放在皮膚上和植入設備中，機械靈活性是非常重要的。這就是這些材料將發(fā)揮作用的地方。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>另一個優(yōu)勢?氧化銦錫必須用于薄膜中，以平衡其制備方式，使其具有最大的導電性和透明度。另一方面，佐治亞理工學院團隊的材料可以很容易地加工成厚膜，以保持其導電性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;一個真正的好處是，你對如何處理材料有很大的控制權，&rdquo;現(xiàn)在在美國空軍研究實驗室工作的龐德說。&ldquo;在我看來，這在工業(yè)上最大的好處是，如果你想要20納米的薄膜，你可以做到?；蛘呷绻阆胍晃⒚椎谋∧?amp;mdash;&mdash;厚度是500倍&mdash;&mdash;你也可以這么做。你真的有更多的控制力。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>龐德說，其他研究人員已經(jīng)試驗過切斷聚合物的側鏈來提高導電性，但他們的工作通常只移除了少數(shù)鏈。另外，這一過程并不是他們研究的主要目的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這是將正確類型的聚合物主鏈與正確類型的可破碎鏈接結合起來，以達到正確的應用&rdquo;&mdash;&mdash;在這種情況下，高導電性，Ponder說。&ldquo;在很大程度上，其他研究人員還沒有這樣做;他們沒有切斷足夠多的鏈條，也沒有使用設計良好的骨架。&rdquo;</p> <p>雷諾茲說，該團隊的聚合物的簡單性是關鍵:&ldquo;能夠為這種聚合物制作非常簡單、直接的主干，這是真正導致高導電性的原因。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>