可折叠屏智能手机中使用的柔性电子材料

发布日期:2020年3月23日

你是否用过可折叠屏智能手机、“易拉宝”电视、以及只有几毫米厚的超薄“墙纸”电视?

目前,可折叠,可弯曲,柔性和超薄电子产品具有广阔的市场前景,这些产品所需的材料是导电塑料。为了更好地理解这种材料,美国国家标准与技术研究院(NIST)的科学家研发了一种技术,该技术能够快速而准确地使用光测试材料的导电性。现在,NIST团队已经证明了这种基于光的方法的进一步用途,可揭示一种聚合物前所未见的行为。

图:这项研究中的可导电材料PCDTPT,看起来就像是彩虫橡皮糖

图:这项研究中的可导电材料PCDTPT,看起来就像是彩虫橡皮糖

 

这项工作是NIST对测量工具开发的最新贡献,该测量工具用于研究可弯曲生物传感器、手机和太阳能电池等各种电子传输中使用的新材料。

像彩虫橡皮糖一样的构造

图:像彩虫橡皮糖一样的构造:PCDTPT的每一条都由两部分组成,它们像橡皮糖上的颜色一样交替出现。蓝色部分是电子供体,它释放电子。绿色部分是电子受体,它吸引电子。将多个PCDTPT股线并排放在薄膜中,使电子可以在材料周围自由移动并导电。

 

大多数电器如笔记本电脑、甚至洗衣机中的计算机都基于硅技术。硅是控制导电的极佳材料,因为“电荷载流子”能够轻松地在硅晶体中移动。

尽管塑料自19世纪以来就逐渐得到广泛使用,然而导电塑料才刚开始应用于主流商业电子产品。塑料的导电性不如硅,但是,塑料可定制、更轻、更便宜且更容易制造。

这些图像以两种形式展示了PCDTPT材料:固体状态(上图)和悬浮在液体中的状态(下图)

图:这些图像以两种形式展示了PCDTPT材料:固体状态(上图)和悬浮在液体中的状态(下图)。固体状态下的彩虫相互接触,电流可以从一条流向另一条。当悬浮在液体中时,彩虫之间相互隔离,电流也不会那么容易流动。在NIST实验中,研究人员发现PCDTPT在液体中的导电性与固态时一样,这表明多条相互接触彩虫之间的导电性和单条彩虫的差不多。

 

在NIST开展的最新研究中,研究人员发现 PCDTPT材料在液体中处于彼此隔离状态下和固体相互接触时的导电性基本相同,研究人员表示,聚合物出现这种现象让他们很惊讶,可以说是前所未见。

展望未来,NIST研究人员希望能够研究类似的聚合物并了解它们的性能。因为PCDTPT令人惊讶的导电性可能只是冰山一角,也许其它聚合物的导电性会更好。

这一研究结果已发表在 The Journal of Physical Chemistry C 杂志中。

 

原文归美国国家标准与技术研究院(NIST)所有,源自NIST网站