常州成功研发超弹性导电体 可用作人造皮肤、肌肉

据了解,它与传统弹性导电体相比,最大的优势是把大弹性形变与电阻稳定性有机统一起来——长期以来这是一个世界级难题。现在,把超轻的碳纳米管导电薄膜缠绕在橡胶芯上,形成类似于蛋卷的结构,其中的褶皱组织非常复杂,大褶皱中再套小褶皱,从而形成一种可承受高度拉伸的神奇纤维,而不影响电子传输,并使电阻保持恒定。这成为该项尖端技术的核心。

中国江苏网7月30日讯 记者昨天获悉,常州市丁建宁团队成功研发出一种超弹性导电体,不仅能用作人造皮肤、人工肌肉,还可用作大形变导电体等。本月24日,该成果在美国《科学》杂志上发布,引起美欧业界广泛关注。

丁建宁是常州大学教授,团队成员包括我市江南石墨烯研究院外籍院士工作站和美国德州大学达拉斯分校的专家。

这项成果,如果要用一句话来说,就是把普通橡胶复合碳纳米管材料制成超弹性导电体。美国《科学》杂志在发布这一成果时说,它的意义十分重大,为当今“机械产业和电子产业的发展带来新的机遇”。

记者看到,这种新型超弹性导电体看上去像普通的橡胶线缆,它的最大拉伸可达14倍,在电阻保持不变的前提下,电导率却随着拉伸最大可增加200倍。

据了解,它与传统弹性导电体相比,最大的优势是把大弹性形变与电阻稳定性有机统一起来——长期以来这是一个世界级难题。现在,把超轻的碳纳米管导电薄膜缠绕在橡胶芯上,形成类似于蛋卷的结构,其中的褶皱组织非常复杂,大褶皱中再套小褶皱,从而形成一种可承受高度拉伸的神奇纤维,而不影响电子传输,并使电阻保持恒定。这成为该项尖端技术的核心。

不仅如此,丁建宁团队还成功研发出了它的双层结构,制成的电容也可以拉伸10倍,电容线性随之增加近9倍——这可用来制造人造皮肤。同时,它更是极好的应变传感器,形变能力是商业化金属应变传感器的200倍。丁建宁团队就是用它成功制出电容式传感器和人工肌肉的;而用这种人工肌肉,可以控制激光光路。

超弹性导电体还可用作大形变电子电路、大形变机器人和外骨骼、变体飞行器、心脏起搏器导电体和充电设备的大形变导电体。

世界著名材料学家图莎尔·戈什在同期《科学》杂志上就此发表评论说,“科学家目前正在为即将出现的柔性电子领域而努力,以开发出柔性显示器、太阳能电池、生理监控设备和电子皮肤。该项研究为实现该目标铺好了一条光明的道路”。

“所有这些,都还只是开始。从这里出发,还能开发出更多的新型电子元件。”丁建宁说,这种大形变弹性材料在仿生柔体机器人、柔性太阳能电池等新能源器件以及工业传感器等方面,都有着巨大的应用前景。

目前,该项目首期产业化对接工作已经展开。

丁建宁团队长期从事新材料及装备研究,承担国家自然科学基金重点项目、科技部863项目。团队成员发表论文500多篇,出版著作5部,曾获国家科技进步二等奖。 (姜小莉)

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