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塑料柔性电极 可穿戴的“第二层皮肤”

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人气:-发表时间:2017-04-18 11:29【

据美国斯坦福大学新闻网报道,斯坦福大学化学工程师华人教授鲍哲南以浓汤添加剂为关键成分,带领团队研发出一种可拉伸的塑料柔性电极。它既能像橡胶一样延伸,又能像电线一样导电。这为开发可穿戴设备所使用的灵活电子技术铺平了道路。
  十多年来,鲍哲南的实验室一直研究如何使电子产品更加柔软灵活,使用起来如同第二层皮肤一般。如今研究团队已开始专注研制脆性塑料,使其导电且更具弹性。在发表于《科学进展》的研究论文中,研究者详细描述了如何改造脆性塑料,进行化学改良,使它不仅导电,还能像橡皮圈一样弯曲。最终,得到了一个柔软灵活,且能与人脑柔敏神经兼容的塑料电极。
  研究者表示,新型电极的研发带来令人兴奋的新可能,尤其是在开发大脑接口和植入式产品方面。塑料电极使用的高分子材料其实是一种柔性聚合物,透光率可达96%,几乎全透明。它的导电性能极强,能够与不同设备的部件协同工作,传输电信号。在人类的大脑中,有一种名为“轴突”的特殊线状纤维负责在神经元之间传递电脉冲,起着类似作用。未来,柔性电极也许能使人脑与机械世界实现无缝连接。
  新材料仍只属于实验室,但研究团队却希望发展下去,直到它能够与人体真正结合。研究人员表示,其实大脑一整天都在改变体积,不断地膨胀和收缩,导致目前不能拉伸的电子植入物无法适应大脑环境。如果有了一个和大脑一样柔软的电极,它的界面会更友好,生物相容性就能达标。
  研究者最初采用的一种塑料具备导电性,且能与人体安全接触,但有一个缺点,拉伸超过5%就会断裂,非常脆。鲍哲南的研究团队试图在保持导电性的前提下,增强灵活性。于是他们借用美国SLAC国家加速器实验室,使用一种特殊X射线,在分子水平上改变塑料结构。
  其实所有的塑料都是如同分子一样串在一起的分子链,主要分为电导体和另一种制作塑料不可缺少的聚合体。研究者的目标是找到合适的分子添加剂来分离两种物质,使塑料舒展开来。在尝试20多种分子添加剂之后,终于找到厨房浓汤中的一种添加剂分子能改变塑料的分子结构,实现拉伸与变形。实现分子水平上的互相作用后,开发出像皮肤一样柔软、有弹性且导电的电子产品就容易多了。

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