З рідкого сплаву зробили прозорий і гнучкий провідник

Інженери розробили прозорий, еластичний і електропровідний матеріал на основі сплавів. Він складається з тонких смужок кількох сплавів металів, в тому числі і рідкого, які занадто малі, щоб їх можна було побачити неозброєним поглядом, але досить електропровідні, щоб постачати енергією електронні пристрої, такі, як світлодіоди, повідомляється в журналі.

Оскільки все більше інженерів створюють гнучку електроніку, потрібні нові матеріали, які можуть проводити струм, але в той же час бути прозорими. Зазвичай, для цього використовують прозорі полімери, але вони погано реагують на механічні навантаження - навіть якщо вони можуть розтягуватися, багато з них втрачають електропровідність і витримують мало циклів розтягнення. Інше популярне рішення - наносити на прозору і еластичну полімерну основу проводять металеві доріжки. Проблема такого підходу полягає в тому, що поки нікому не вдавалося зробити такий композит з високою загальною прозорістю і непомітними людському оку смужками.

Інженери під керівництвом Кармела Маджіді (Carmel Majidi) з Університету Карнегі - Меллона змогли створити за такою схемою прозорий, еластичний і електропровідний матеріал. В його основі лежить прозорий еластомер полідіметилсілоксан. На нього наносять 20-нанометровий шар хрому і 100-нанометровий шар міді. Після цього зразок занурюють у рідкий при кімнатній температурі сплав EGaIn, який на три чверті складається з галію і на чверть з індія. При цьому він взаємодіє з міддю і утворює новий сплав. Після того, як зразок дістали з ємності з рідким сплавом і промили, частина сплаву все ж залишається на поверхні.

Для того, щоб зробити матеріал прозорим на ньому за допомогою лазера вирізають більшу частину сплавів і залишають доріжки шириною 4,5 мікрометра, розташовані на відстані 96 мікрометрів один від одного. Для захисту доріжок їх також покривають плівкою з полідіметилсілоксану. За рахунок таких параметрів прозорість матеріалу вийшла на рівні 85 відсотків, але при цьому він також зберіг високі механічні та електричні властивості. Його питомий опір становить 1,77 ст.1 10^-6 Ом-метрів, а розтягувати такий матеріал без пошкодження можна більш ніж удвічі. При цьому, хоча опір збільшується при розтягненні, дослідники не помітили постійного падіння електропровідності після багатьох циклів розтягнення.

Інженери показали, що такі електропровідні доріжки можна використовувати для з'єднання електронних компонентів. Наприклад, вони запропонували створювати на основі такого матеріалу сенсорні контактні лінзи для камер. Вони припаяли до провідних доріжок кілька світлодіодів і підключили зразок до комп'ютера і датчика вуглекислого газу. На демонстраційному відео можна бачити, як після розпилення газу з балончика на лінзі послідовно загоряються світлодіоди, що сигналізують про різні концентрації газу.

Прозорі та еластичні матеріали вже не перший го використовуються в різних розробках. Наприклад, на їх основі створили прозорий тачпад, який можна прикріпити на руці, і прозорий трибоелектричний генератор, який виробляє електрику з рухів тіла.