<p>這是一個(gè)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(xué)家詹姆斯&middot;龐德和喬治亞理工學(xué)院的化學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們可以設(shè)計(jì)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(dǎo)電，同時(shí)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(dǎo)電元件上去除不導(dǎo)電的材料就可以做到這一點(diǎn)。聽起來合乎邏輯，對(duì)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(shè)備，比如可穿戴生物傳感器、有機(jī)光伏電池、虛擬或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(dǎo)電元素，我們用一種不導(dǎo)電的材料覆蓋它，所以如果我們?nèi)サ羲鼤?huì)怎樣，&rdquo;龐德說，他在喬治亞理工學(xué)院獲得了化學(xué)博士學(xué)位，回國后成為了機(jī)械工程研究科學(xué)家。&ldquo;這是一個(gè)簡單的想法，它有很多地方可能因?yàn)椴煌脑蚨?。但它確實(shí)有效，而且比我們預(yù)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(xué)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(dǎo)電方面很好，但由于不溶于水，很難在純態(tài)下使用。然而，當(dāng)側(cè)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(yīng)用。不幸的是，這些側(cè)鏈本質(zhì)上是蠟質(zhì)材料，而蠟的導(dǎo)電性并不好。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;如果你考慮導(dǎo)電性，想象一根銅線:它很好，導(dǎo)電。然后用蠟覆蓋它，它就不那么導(dǎo)電了;你就會(huì)有障礙，&rdquo;龐德說。&ldquo;當(dāng)時(shí)的想法是，我們兩者都想要:我們想要用于加工的側(cè)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(cè)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(cè)鏈的聚合物，將其打印或噴涂，用化學(xué)方法切割側(cè)鏈，然后用普通工業(yè)溶劑將其清洗掉。經(jīng)過最后的轉(zhuǎn)換步驟，結(jié)果是一個(gè)靈活的，高導(dǎo)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(tuán)隊(duì)橫跨機(jī)械工程、化學(xué)與生物化學(xué)、材料科學(xué)與工程等領(lǐng)域。今年，他們?cè)趦煞葜幕瘜W(xué)雜志上發(fā)表了兩項(xiàng)研究成果:首先在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上描述了這個(gè)想法并證明了它的可行性，最近幾周，他們?cè)诘聡敿?jí)化學(xué)雜志</p> <p>《Angewandte Chemie》上發(fā)表了一項(xiàng)研究，以優(yōu)化最大導(dǎo)電性的設(shè)計(jì)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>化學(xué)與生物化學(xué)學(xué)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(dǎo)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(jìn)行加工，在導(dǎo)電率的基礎(chǔ)上，還具有光學(xué)透明度，這個(gè)想法對(duì)我來說太廣闊了。&rdquo;&ldquo;我只是對(duì)此感到非常興奮。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>雷諾茲是龐德的博士導(dǎo)師。當(dāng)龐德在獲得博士后獎(jiǎng)學(xué)金后回到喬治亞理工學(xué)院時(shí)，他加入了喬治w伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院副教授Shannon Yee的實(shí)驗(yàn)室。由于這些聯(lián)系，龐德成為了鞏固合作的橋梁。該團(tuán)隊(duì)通過化學(xué)方法開發(fā)了這種分子。他們用工程技術(shù)來衡量其有效性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雷諾茲也是材料科學(xué)與工程學(xué)院的聯(lián)合任命人員，他說:&ldquo;詹姆斯基本上在兩個(gè)陣營都有自己的立場(chǎng)，并充當(dāng)了這兩個(gè)團(tuán)體之間的橋梁。&rdquo;&ldquo;這種多學(xué)科的研究方法是我11年前來到喬治亞理工學(xué)院的原因。我對(duì)能夠輕松地在理學(xué)院和工程學(xué)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(xué)院成功的原因。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)因?yàn)樗麄兊牟牧衔巳藗兊淖⒁?，他們稱之為PEDOT(OH)。他們正在申請(qǐng)一項(xiàng)專利，并正在與有興趣獲得該技術(shù)許可的業(yè)內(nèi)合作者會(huì)面，因?yàn)樵撾娪坝袔讉€(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們?cè)O(shè)計(jì)的這些聚合物具有機(jī)械靈活性。有一個(gè)叫做生物電子學(xué)的領(lǐng)域，人們把電子設(shè)備放在皮膚上和植入設(shè)備中，機(jī)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(yīng)用中，最廣泛使用的透明導(dǎo)體之一是氧化銦錫。然而，這種材料有一些缺點(diǎn)，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(shè)備，因?yàn)樗且环N易碎的材料，會(huì)開裂。&rdquo;&ldquo;我們?cè)O(shè)計(jì)的這些聚合物具有機(jī)械靈活性。有一個(gè)叫做生物電子學(xué)的領(lǐng)域，人們把電子設(shè)備放在皮膚上和植入設(shè)備中，機(jī)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(gè)優(yōu)勢(shì)?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(dǎo)電性和透明度。另一方面，佐治亞理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)的材料可以很容易地加工成厚膜，以保持其導(dǎo)電性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;一個(gè)真正的好處是，你對(duì)如何處理材料有很大的控制權(quán)，&rdquo;現(xiàn)在在美國空軍研究實(shí)驗(yàn)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(yàn)過切斷聚合物的側(cè)鏈來提高導(dǎo)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(jié)合起來，以達(dá)到正確的應(yīng)用&rdquo;&mdash;&mdash;在這種情況下，高導(dǎo)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(shè)計(jì)良好的骨架。&rdquo;</p> <p>雷諾茲說，該團(tuán)隊(duì)的聚合物的簡單性是關(guān)鍵:&ldquo;能夠?yàn)檫@種聚合物制作非常簡單、直接的主干，這是真正導(dǎo)致高導(dǎo)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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>