科学家们开发出有效的方法来制造用于柔性电子产品的高强度材料

TPU研究人员与外国大学的同事共同开发了一种方法，该方法可以通过激光驱动将金属整合到聚合物中以形成导电复合材料。研究成果发表在《先进功能材料》上的《激光驱动的聚合物-纳米材料集成的超坚固柔性电子》文章“激光驱动的聚合物-纳米材料集成的超坚固柔性电子”中。

“当前正在开发的突破性技术，例如物网，柔性电子和脑机接口，将在未来几年内对社会产生重大影响。这些技术的发展需要至关重要的新材料，这些材料必须具有出色的机械，化学和电学性能。稳定性，大规模生产中相对较低的成本以及某些应用的生物相容性，在这种情况下，尤其对聚合物和全球范围内广泛使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)尤为关注。通常情况下，要添加所需的功能来更改整个聚合物体积的电导率，从而极大地限制了其在3歧管复杂拓扑结构中的应用。”TPU化学与应用生物医学科学研究院教授说。

科学家们提出了他们的方法。首先，将铝纳米颗粒沉积在PET基板上，然后用激光脉冲照射样品。因此，在照射区域局部地形成导电性复合体。研究人员选择铝是因为它是一种廉价且容易获得的金属。银常被用作柔性电子的导体。因此，将获得的具有铝纳米颗粒的样品与银导电膏和石墨烯基材料进行比较。

“机械稳定性测试(磨损，冲击和剥离测试)证明，基于铝纳米颗粒的复合材料优于其他材料。此外，材料结构本身也非常有趣。在激光加工过程中，样品表面形成了碳化铝。此外，聚合物会诱导形成类似石墨烯的碳结构，我们没有想到这种效果，此外，通过调节激光功率，我们可以控制材料的电导率，实际上，使用激光可以在导体上“绘制”几乎所有的导电结构。 TPU高能物理学院教授Evgeniya Sheremet解释说。

根据科学家的说法，金属在聚合物中的激光集成是第一次在柔性电子产品中使用。存在基于激光的“金属爆炸”的方法及其在聚合物中的高速应用，但是它们在技术实施方面更加复杂。TPU研究人员的方法暗示了两个基本的技术步骤：将纳米粒子应用于聚合物表面和激光加工。另外，该方法适用于多种材料。

“它的用途是什么?首先，它可以用于柔性电子产品。该领域的问题之一是产品的机械稳定性低。有很多方法可以对其进行改进。但是，通常情况下，获得的材料不会通过了我们的测试。在潜在的应用领域中还包括光催化，用于机器人的柔性传感器，发光二极管和生物医学产品。”

进一步，研究团队正计划在其他材料(例如银，铜，碳管)上测试新方法，并使用各种聚合物。来自TPU，电子科技大学，莱布尼兹聚合物研究所，德累斯顿和阿姆斯特丹大学的科学家参加了研究工作。该项目得到了TPU竞争力增强计划VIU-ISHFVP-198 / 2020的支持。

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