導(dǎo)讀

據(jù)德國(guó)馬克斯·普朗克聚合物研究所官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，該研究所與美因茨大學(xué)以及羅茲理工大學(xué)的研究人員們合作開(kāi)發(fā)出超薄的尼龍薄膜。這種超薄尼龍薄膜比人類發(fā)絲薄幾百倍，非常有望應(yīng)用于可彎曲的電子器件或者服裝中的電子器件。

背景

如今，微電子產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)變?yōu)槌纱┐麟娮友b置和電子紡織品的方向發(fā)展。

高度靈敏、可洗滌、自供電的新型電子織物（圖片來(lái)源：美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)）

因此，組成這些產(chǎn)品的電子材料，例如鐵電材料，應(yīng)該可以集成到我們的衣服中。尼龍（一系列的合成聚合物），于上世紀(jì)二十年代被首次提出并應(yīng)用于女性長(zhǎng)筒襪，如今已經(jīng)成為紡織品中最廣泛應(yīng)用的合成纖維。

（圖片來(lái)源：維基百科）

它們由長(zhǎng)鏈的重復(fù)分子單元（即聚合物）組成。這種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)重復(fù)的單元包含著氫、氧、氮、碳原子的特定排列。

（圖片來(lái)源：維基百科）

除了應(yīng)用于紡織品，某些尼龍也被發(fā)現(xiàn)展示出所謂的“鐵電性”。這意味著，正負(fù)電荷能夠被分開(kāi)，而且這個(gè)狀態(tài)能被保持住。這種鐵電材料在傳感器、致動(dòng)器、存儲(chǔ)器和能量采集裝置中使用。使用聚合物的優(yōu)勢(shì)在于，它們可以采用足夠的溶劑來(lái)液化，因此可通過(guò)溶液低成本處理形成柔性薄膜，這些薄膜適用于電容、晶體管和二極管等電子器件。

這樣就使得鐵電聚合物成為與電子紡織品集成的一個(gè)可行選擇。盡管多年來(lái)尼龍聚合物已被發(fā)現(xiàn)在織物與纖維中具有重要的商業(yè)應(yīng)用，但是它們?cè)陔娮悠骷械膽?yīng)用一直受阻，因?yàn)槲覀儫o(wú)法通過(guò)溶液處理工藝創(chuàng)造出高質(zhì)量的鐵電尼龍薄膜。

創(chuàng)新

近日，德國(guó)馬克斯·普朗克聚合物研究所（MPI-P）的科學(xué)家們與來(lái)自美因茨大學(xué)和羅茲理工大學(xué)的研究人員們合作成功解決了這個(gè)四十年的難題，并開(kāi)發(fā)出一種方法，通過(guò)在三氟乙酸和丙酮的混合物中溶解尼龍并使之在真空中再次凝固，制造出鐵電尼龍薄膜電容器。他們能夠?qū)崿F(xiàn)通常只有100納米厚的尼龍薄膜，比人類發(fā)絲要薄幾百倍。

技術(shù)

馬克斯·普朗克聚合物研究所的研究小組領(lǐng)頭人卡馬爾·阿薩迪（Kamal Asadi） 表示：“我們采用這種方法，已經(jīng)制造出極度光滑的薄膜。這非常重要，因?yàn)樗乐沽死?a target="_blank">電容器的電氣故障以及電路的損壞。同時(shí)，光滑度使我們可以擁有透明的薄膜，并最終帶來(lái)透明的電子器件。”

（圖片來(lái)源：MPI-P）

通過(guò)采用他們新開(kāi)發(fā)的方法，卡馬爾·阿薩迪領(lǐng)導(dǎo)的研究小組能夠制造出高性能的尼龍電容器?？茖W(xué)家們讓電容器原型經(jīng)受延長(zhǎng)的壓力周期，并在數(shù)百萬(wàn)次操作周期下展示鐵電尼龍的健壯性。

價(jià)值

這種尼龍薄膜將變成在未來(lái)柔性電子領(lǐng)域中使用的一個(gè)重要成分，并應(yīng)用于可彎曲的電子器件或者服裝中的電子器件。這些新發(fā)現(xiàn)將為多功能織物鋪平道路，這些多功能織物可作為衣服覆蓋我們的身體，同時(shí)通過(guò)我們的身體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力。