北卡州立大学的研究人员开发出一种柔性、透明纳米导体。该导体可以应用于包括可穿戴传感器、可伸缩显示屏在内的柔性电子产品。

 

如图所示为柔性纳米导体的电镜图，图中每个突起的尺寸直接影响透明导体的拉伸性能，图片来源:AbhijeetBagal。

北卡州立大学数控机械和航空航天工程学院的博士生AbhijeetBagal说：“自然界中没有集导电性、透明和可伸缩性于一身的材料，因此我们需要开发出这种材料。受到日常生活中弹簧的启发，我们使用几何伸展的脆性材料制备柔性透明导体。与弹簧不同的是，我们制备的柔性透明导体材料要小得多。”

研究人员首先在一个硅衬底上生成3D聚合物模板。聚合物模板的形状类似于成有序均匀排列的矩形氧化铝掺杂的氧化锌导电材料。研究人员将氧化锌材料由弹性聚合物模板合成的原理倒置，消除硅衬底和模板。

于是，对称的氧化锌突起在弹性聚合物衬底上形成。由于含有纯净的聚合物和氧化锌，因此该导电材料透明。氧化锌的突起可以引起材料本身的膨胀或收缩，就像手风琴的风箱结构，使得导电材料具有可伸缩性。

北卡州立大学化学和生物分子工程学院的博士生，同时也是本论文的合著者之一的ErinnDandley说：“经过广泛的研究，我们现在已经可以控制氧化锌层的厚度从30到70纳米不等。这十分重要，因为氧化锌的厚度直接影响导电材料的光学、电子和机械性能。”

导电材料的可伸缩性直接受到突起高度的影响。因此，本次研究的聚合物模板采用纳米界的3D 模板精确合成。较高的突起使导电材料的伸缩性更好，这是由于材料的膨胀使得突起展开，远离底部，就像一个人在进行劈叉一样。

 

如图所示为突起尺寸对透明导体伸缩性的影响。图片来源:AbhijeetBagal。

这种材料不会随着伸缩次数的增加而受损。虽然伸缩期间，纳米导体的导电性会有一定的损失，但其导电性的损失不会随着拉伸次数的增加而积累。

北卡州立大学机械和航空航天工程学院的教授，同时也是本论文通讯作者的Chih-Hao Chang说：“对我们来说最有趣的是，这种方法结合表面化学工程，可以从形状和成分上实现对纳米材料的精确控制，最终控制材料的性能。我们现在致力于改善纳米物质结构的导电率。从某种意义上说，我们想要找到一种规模化生产的方法。”

研究人员也在研究其他导电材料，并用于制备不透明、弹性导体。

    新材料在线编译整理——翻译：陈琼     校正：摩天轮