Kuparista notkeita nanojohteita

Monet nykyiset kevyet ja joustavat johtavat materiaalit tukeutuvat kultaisten ja hopeisten nanolankojen käyttöön.

Kuparilla on erinomainen sähkönjohtavuus mutta sen taipumus hapettumiselle ja kuparisten nanolankaisten aerogeelimonoliittien huono mekaaninen vakaus on jättänyt sen potentiaalin hyödyntämättä.

Monashin yliopiston ja Melbourne Centre for Nanofabricationin tutkijat ovat nyt kehittäneet tavan tehdä kuparisista nanolankojen aerogeelien monoliiteistä joustavia johtimia riittävän kustannustehokkaasti kaupallista soveltamista ajatellen.

"Aerogeeliset monoliitit ovat sienimäisiä mutta meidän on valmistettu erittäin hienoista kuparinanolangoista pakastekuivaamalla", toteaa kemiantekniikan apulaisprofessori Wenlong Cheng, Monashin yliopistosta.

Nyt kehitetyt kupariset aerogeelin monoliitit ovat johtavia ja ne voidaan edelleen upottaa polymeeri-elastomeereihin, jolloin saadaan aikaiseksi johtavaa kumia. 

Tutkijat havaitsivat, että lisäämällä pienen määrän poly(vinyylialkoholia) (PVA) aerogeeliin, se paransi merkittävästi mekaanista lujuutta ja kestävyyttä johtavuutta vahingoittamatta.

Lisäksi kun PVA oli mukana, aerogeelistä voitaisiin luoda sähköä johtavia kumimateriaaleja ilman mitään esijohdotusta. Ne voitaisiin myös muotoilla erilaisiksi 1D-, 2D- ja 3D-rakenteiksi ja käyttää kumimaisina, ei pelkästään paperimaisina, elektronisina rakenteina.

Johtavuutta voidaan säätää yksinkertaisesti säätämällä kuparinanolankojen määrää. Pieni määrä olisi sopiva paineanturiin kun taas suurempi määrä sopii venyvälle johteelle.

Uusi edullisempi menetelmä avaa mahdollisuuden ottaa käyttöön erilaisia uudenlaisia laitteita: alkaen keinotekoisesta ihosta sähköiseen paperiin ja lääkinnällisiin laitteisiin sekä joustaviin näyttöihin.

Hyvä sähkönjohtavuus ja mekaaninen mukautuvuus mahdollisti tutkijoiden tehdä prototyyppejä elastisista pietsoresistiivisistä kytkimistä ja joustavista johtimista.

Aiheesta aiemmin:

Edullisia näyttöjä kuparijohteilla