您好,欢迎光临 广州联庄科技有限公司网站 [客服中心]
杨小姐13411195810
张小姐13822163331
 

资讯中心

联系方式

广州联庄科技有限公司
地址:广州市科学城科学大道111号信息大厦602室
电话:86-20-32058382
传真:
86-20-32057561
联系人:杨经理
手机:13411195810 
邮箱:lianzhuang88@163.com
网站:www.lianzhuang.net

当前位置: 网站首页 > 资讯中心 > 技术文章
技术文章

魔性又Q弹的新材料

在《科学》杂志上,出现了一只诡异的小“蠕虫”,它一边扭动前进,还一边闪着彩灯。

图片关键词

其实,这是康奈尔大学谢泼德(Shepherd)课题组展示的研究成果——一种柔软的发光新材料。

柔软、 Q弹,还能发光

柔性材料不光要“能屈能伸”,最好还要有足够的延展性,被拉伸或揉捏时也不损坏,而且用在机器人身上的柔性材料还要能够完成一系列任务,比如说作为“人造皮肤”来感知外界的刺激,用发光来传递信息等等。

以往,我们已经有了一些柔性材料,比如可以让显示屏由直变弯的有机发光二极管(OLED),不过还是有一些不足之处。LED型材料的弹性和延展性还是很低,最好的记录也只能延伸1.2倍。

柔性LED器件演示

柔性LED器件演示(图片来自wikipedia)

能不能做出一种更柔软、更有弹性、可拉伸又有功能的新材料呢?这一次,研究者们就设计出了一种特殊的“发光皮肤”材料,而上图中诡异的“发光蠕虫”,就是对这种新技术的演示。

这种材料十分Q弹,任人蹂躏也不会损坏,依然可以保持发光稳定。在外力的作用下,研究者们甚至可以把这些柔软的发光元件拉伸到原来长度的4.8倍,此时,它们还可以继续发光。

图片关键词

如果把一个个发光元件组合起来,它们还可以组成发光阵列,并且依然表现优异。通过电路的控制,可以很容易地调控发光点阵显示的图样,而且在研究者们的一番揉捏、拉伸、折叠之下,光点依然稳如泰山。

图片关键词

凝胶树脂“三明治”

这些软软的发光元件是怎么做出来的?它其实是用多层材料叠加而成的“三明治”结构,由硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂等组成。

图片关键词

硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂(发光的核心结构)形成的三明治结构(图片来自原论文)

硅树脂是一种兼具延展性和透明性的绝缘材料,而掺入硫化锌还能使它变成发光元件,在交流电场的作用下发出荧光。而聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶会构成导电夹层,为施加电压留下了通路。通过对发光成分的调整,还能得到不同的发光颜色:掺入质量分数为0.01%的铜,可以显出绿色;掺入0.1%的铜,则显现为蓝色;而如果掺入1%的锰,就会显现出黄色。

越戳光越亮

除了Q弹和发光,这种三明治夹层还有一个特别之处:可以响应外界压力,并从不同强度的光反映出来。如果用手指戳一下柔性材料,戳得越用力,局部的拉伸程度越大,发光也就会变得越强。

图片关键词

戳一下,材料不仅有优异的延展性,还变得更亮了(图片来自原论文)

这是由于,在材料伸展时会整体变薄,电容层中的间距会变小。保持电压不变的情况下,会使电场增强,所以场致发光也会增强。虽然发光夹层的延展会使得其中硫化锌的密度变低,不过这个影响比较小,因此随着发光夹层的延展,亮度会随之提高。

把这些特性综合起来,就得到了开头我们看到的那只魔性的“蠕虫”。研究团队从上至下依次将4层发光夹层材料和两层气动夹层组合在一起,就得到了这条七彩炫光小蠕虫。通过气动夹层的充气放气,小虫子蠕动前进,它身上的光亮也随着充气程度的变化明暗闪烁。

在目前的研究阶段,该材料还存在发光亮度不够高、使用电压较大等不足。不过相信随着技术的改进,这只Q弹的硅树脂“小虫”还能在更多领域得到应用。说不定,它将来就会成为机器人们身上的“皮肤”呢。

分享到:
点击次数:  更新时间:2017-12-23  【打印此页】  【关闭