斯坦福大学研究人员制备出一种可自愈合的弹性半导体聚合物
通过将刚性半导体聚合物与较软的材料结合在一起，斯坦福大学的一组研究人员制作出了像人体皮肤一样可以拉伸、形成褶皱、自我愈合的半导体，能够用于可穿戴设备、电子皮肤乃至柔性机器人。
这种新的聚合物在拉伸到原来尺寸的两倍以后，仍然保持原有的导电性能，与非晶硅的导电性能一致（非晶硅是制作控制液晶显示像素的晶体管阵列时会用到的材料。
斯坦福大学化学工程师、研究项目负责人鲍哲南在接受 c&en 采访时表示，制作弹性半导体聚合物一直以来都是个难题。“弹性材料的典型设计规则是让它们更软、更少结晶。” 但作为高性能半导体聚合物，一般需要高度结晶而且很硬，因此容易碎裂。
研究人员用两种方法克服了这些难题。他们一开始使用含有二酮吡咯并吡咯（DPP）单元的聚合物——DPP 中大量的碳键使其很硬、很多结晶。接着，在不改变聚合物整体导电性能的前提下，替换掉 5%~10% 的DPP，减少碳键的数量，让材料变得更软。然后，研究人员再往其中加入另外一种更软、很容易形成氢键的弹性聚合物。由此得到了一种全新的材料。拉伸这种新材料时，里面的化学键会断开吸收机械能，而应力释放时，这些键又会重新结合起来。
这种弹性晶体管由两部分组成：一是刚性的半导体，二是连接这些半导体的无定形链。拉伸时，无定形链间由氢键连接，收缩时氢键断裂吸收机械应力。来源：Nature/cen.acs.org
伊利诺伊大学材料科学家 John Rogers 在接受 c&en采访时表示：“弹力力学和高效电荷传输通常不会出现在一起。” 斯坦福大学团队开发出了“看上去兼具这两种性能的巧妙化学物质”。
在经过 1000 次拉伸循环后（拉伸至双倍尺寸又重新缩回），这种新材料开始出现一些裂纹，导电性也轻微降低。不过，使用溶剂蒸汽处理150℃的热板上加热之后，该材料可以自我愈合，并且几乎完全恢复原本的导电性能。研究人员使用该聚合物制造出可以穿在肘部和踝部的弹性晶体管。研究负责人 Bao 称，其团队正在从事将这种材料纳入传感器的研究，希望以后能开发出显示器。
可伸缩聚合物导体和绝缘体已经存在，“主要的挑战是合成一个具有可拉伸性质的半导体。”供职于 UCLA 从事可伸缩电子学研究的 Qibing Pei 告诉 c&en：“现在，这个问题看来已经被斯坦福的研究人员破解了。”
原文链接：
http://cen.acs.org/articles/94/i46/healable-polymer-stretchable-electronics.html
http://www.nature.com/nature/journal/v539/n7629/full/539365a.html
部分资料来源：新智元
免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn
相关进展
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号chemshow （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。