柔软的“纳米皮肤”可导电

时间
2006-03-13

据科技日报讯(记者 陈丹) 美国研究人员日前开发出一种新的工艺,将碳纳米管的强度和导电性能与传统聚合体的弹性结合起来,生产出可充当导体的弹性“纳米皮肤”,可被用于电子纸以及检测化学和生物物质的传感器等多种设备,具有广泛的应用前景。相关研究成果发表于3月份的《纳米通信》杂志。

研究小组成员之一、美国纽约伦塞利尔理工学院材料科学和工程系教授阿加言表示,利用新工艺方法可以将碳纳米管阵列同柔软的聚合体矩阵相结合,而不会对碳纳米管的外形、大小及分子排列等特性造成影响。由于碳纳米管阵列分子之间作用力较弱,很容易发生变形。研究小组首先将碳纳米管阵列置于一个单独的平台上,然后向阵列中注入柔软的聚合体,当聚合体变硬时,将其从平台上剥离,就会留下一层弹性“皮肤”,排列有序的碳纳米管就被嵌在其中。阿加言说,这层“皮肤”可以弯折或者卷起来,导电性能不受影响,这使得它成为一种制作电子纸及其他弹性电子器件的理想材料。

该项研究论文的主要作者斯瓦特克·卡表示,这种从固定平台上剥离出“纳米皮肤”的新工艺用途广泛,可以生产黏性结构材料和尼龙搭扣材料,还可用于电子器件内部碳纳米管的连接。比如,研究小组目前正同阿克伦大学合作,采用类似方法研制人造壁虎脚,即用碳纳米管模仿壁虎脚上的刚毛,其黏性是真壁虎脚的200倍。研究人员还希望通过这种工艺研制微型压力传感器及气体探测器。

研究人员同时发现,这种弹性“纳米皮肤”具有一种极其优异的物理特性———场发射,可用来生产高分辨率的电子显示器。通常情况下,碳纳米管是很好的场发射器,但当多个碳纳米管排列过于紧密时,彼此之间的电场会相互干扰。而采用新方法将碳纳米管植入聚合体“皮肤”中,使得场发射器的研制开发有了更大的空间。