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日本东京大学成功开发出一种世界最高性能的伸缩性导体

2017-05-17 125浏览 标签: 导体

日本东京大学成功开发出一种

世界最高性能的伸缩性导体


2017年5月16日,在日本科学技术振兴机构(以下简称“JST”)的战略性创造研究推进事业中,以日本东京大学研究生院工学系研究科教授染谷隆夫和博士松久直司为中心的研究小组成功开发出一种高性能伸缩性导体,该导体即使长度伸长到原来的5倍,也仍然可以具有世界最高的电导率——935S/cm(见下图)。

 

▲印刷在橡胶薄片上的伸缩性导体伸长至之前的5倍后仍然可以保持较高的电导率,依然可以点亮发光二极管(LED)。上图是伸长之前的状态。下图是伸长至之前5倍后的状态。

 

该伸缩性导体可以通过糊状材料印刷的方法,在橡胶、纺织品等具有伸缩性的材料上形成任意形状的布线图案。另外,研究团队使用高分辨率电子显微镜对新材料结构进行仔细观察后发现,在橡胶内简单混入微米级别的银薄片后,橡胶内便自然产生了均匀的纳米级别银颗粒。这在之前是很难实现的,因为金属纳米颗粒由于表面积较大容易团聚,所以很难在橡胶中均匀分散。此次的研究解决了上述难题,并因此成功开发了此次的新材料。


此次新开发的可印刷伸缩性导体对实现有较高伸缩性要求的运动服型可穿戴设备或是机器人的人工皮肤等来说,是不可缺少的。传统的伸缩性导体在拉伸之后电导率就会大幅下降,但是此次新开发的高性能伸缩性导体成功解决了这一问题。


利用该成果,研究人员可以较为容易地在运动服或机器人关节处形成高伸缩性传感器,有望应用于今后的医疗保健和人工触觉等各种各样的领域。具体应用示例见下图。

  

▲通过印刷制成的伸缩性压力·温度传感器。在纺织品等基材上也可以简单使用热熔胶进行粘贴封装。

 

▲封装在手套指尖部位的传感器可以测量指尖的压力强度,并根据强度改变LED的发光情况。可以帮助人们了解单从画面数据上无法感知的力的程度。

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